Добути алмаз не так-то просто. Їх поклади знаходяться у верхній мантії Землі на глибині майже 150 кілометрів під її поверхнею під вкрай високим тиском і температурою, при якій плавляться камені. Незважаючи на те, що вчені давно навчилися відтворювати подібні умови в лабораторії, обладнання для цього варто дуже дорого, а сам процес може займати від декількох днів до декількох тижнів.
Однак на цьому вражаючі новини не закінчуються. В процесі винаходу свого способу виробництва алмазів, Нарайан і його команда попутно відкрили нову фазу вуглецю, що отримала назву Q-вуглець. Міцність цього дивовижного матеріалу ще більше, ніж у алмазу. Крім того, він володіє особливими магнітними властивостями і світиться при проходженні через нього струму. Крім того, що Q-вуглець дешевше справжніх алмазів. Йому, ймовірно, вдасться знайти застосування в електронних дисплеях.
Перетворення вуглецю в алмаз вимагає колосальних обсягів енергії, достатніх для того, щоб стиснути вуглець з необхідною силою і нагріти його до необхідної температури. Однак Нарайан стверджує, що вся суть його процесу полягає в швидкості.
Перш за все, при кімнатній температурі витягується аморфний вуглець, за допомогою якого можна домогтися максимального скорочення лазерного імпульсу. Далі вуглець нагрівається до температури в 6.740 градусів за Фаренгейтом (для порівняння, температура поверхні Сонця складає близько 10 000 градусів за Фаренгейтом).
Потім вийшла з розплавленого вуглецю "калюжа" швидко охолоджується (наприклад, шляхом занурення в воду), і з неї формується новий надміцний Q-вуглець.
Інші фази вуглецю мають разюче відрізняються один від одного властивостями: наприклад, графіт м'який і непрозорий, а Q-вуглець, як і алмаз, блискучий і дуже твердий. Це відбувається через те, що коли вуглець плавиться, з'єднання між атомами скорочуються і не встигають повернутися до вихідної довжини, оскільки матеріал майже миттєво знову охолоджується. Це дозволяє кінцевого продукту бути щільніше і міцніше алмазу.
Вражає те, що Q-вуглець має магнітні властивості при кімнатній температурі, а, як відомо, вуглецевих матеріалів, що мають подібні властивості, на Землі практично не зустрічається. Крім того, через свого унікального розташування атомів матеріал видає слабке світіння. Всі ці властивості можуть зробити Q-вуглець незамінним для майбутніх досліджень і розробок в сфері електроніки.
Уже зараз технологію можна використовувати для виробництва алмазів. Нарайан розповів, що, злегка змінюючи стан вуглецю перед охолодженням, вчені відкрили спосіб вирощувати алмазні кристали будь-якої необхідної форми, будь то наноголки, мікроголки, наноточкі і навіть плівка.
Своєю дешевизною новий процес почасти зобов'язаний лазеру, який широко використовується в очній хірургії. Що до швидкості вирощування алмазів, то протікають в вуглеці процеси займають. кілька наносекунд.
"Ми можемо виростити карат всього за 15 хвилин", - розповів Нарайан.
В даний момент отримані алмази задоволені малі: найбільший з вирощених каменів складає всього 70 мікрон в ширину (приблизна товщина людської волосини). Але Нарайан впевнений, що процес можна вдосконалити. Він також розповів, що зараз головним обмежувачем масштабів процесу є лазер: чим більше і ширше лазерний промінь, тим більші за розміром алмази можна виробляти з його допомогою.
У свою чергу, Фішер вважає, що замість того, щоб намагатися створювати великі камені, новий метод краще підійде для масового виробництва дрібних. "Мініатюрні алмази з успіхом використовуються в багатьох сучасних галузях, включаючи електроніку, медицину і шліфування матеріалів.