[핵잼 사이언스] 몇 분 만에 다이아몬드가 뚝딱…실험실서 제작 성공

수십억 년에 걸쳐 깊은 땅 속에서 서서히 만들어지는 지상 최고의 보석인 다이아몬드가 단 몇 분 만에 실험실에서 만들어졌다.

일반적으로 다이아몬드가 만들어지기 위해서는 수십억 년 동안 지하 150㎞ 이하에서 100℃이상의 초고온과 엄청난 압력을 필요로 한다.

그러나 호주국립대학(ANU)과 로열 멜버른 공과대학 공동 연구진은 최근 다이아몬드의 일종인 론스달라이트(Lonsdaleites)에 고압을 가하는 것만으로도, 실내 정상 온도에서 형성될 수 있다는 것을 입증했다.

운석에서 발견되는 광물인 론스달라이트는 탄소함유 물질이 폭발할 때 발생하는 충격파에 생성되는 물질로, 자연계에서는 특히 운석이 지구에 떨어질 때 발견된다. 다이아몬드의 입방 형태와 완전히 같진 않지만 유사하다는 점을 미뤄 발견 당시 ‘새로운 다이아몬드’로 불렸으며, 일반 다이아몬드에 비해 산업 응용에 더욱 용이한 단단함을 가지고 있다.

연구진은 작은 조각의 암석을 극한의 압력으로 압축할 수 있는 고압장치를 개발했고, 이를 통해 실험실에서 론스달라이트에 압력을 가해 다이아몬드를 인위적으로 만들어내는데 성공했다.

연구진은 “우리가 압력을 가하는 방식에 따라 탄소가 비틀리거나 미끄러지는 힘 등이 달라지고, 이것이 탄소 원자가 제자리로 이동해 론스달라이트에서 다이아몬드를 만들어내는 것으로 보고 있다”면서 “우리는 엄청나게 놀랍거나 폭발적인 작업을 한 것이 아니다. 그저 재료에 극도의 압력을 가한 것”이라고 설명했다.

이어 “상온에서 가해지는 고압의 정도는 발레 슈즈 하나에 코끼리 640마리를 올린 것과 맞먹는 수준”이라면서 “이러한 압력이 가해질 경우 단 몇 분 만에 다이아몬드가 만들어진다”고 덧붙였다.

연구진은 이번 실험 결과가 산업용으로 사용되는 초경질 다이아몬드 개발로 이어질 수 있길 희망한다고 밝혔다.

연구진은 “실온에서 행해지는 모든 공정은 수백 또는 수천 도에서 실행되는 공정보다 훨씬 간편하고 저렴하다”면서 “다만 이것이 우리가 반지에 주로 쓰는 다이아몬드보다 훨씬 저렴하지는 않을 수 있다”고 말했다.

이어 “그럼에도 실험실에서 생산한 다이아몬드는 값비싼 드릴을 자주 교체해야 하는 시간을 절약할 수 있어 광부들이 보다 효율적으로 사용하는 공구가 될 것”이라고 덧붙였다.

자세한 연구결과는 영국 과학전문매체 ‘phys.org’에 소개됐다.

송현서 기자 huimin0217@seoul.co.kr