페트병에 수천도의 열과 지구 대기압의 100만배에 달하는 초고압을 가해 나노 다이아몬드를 만들 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
독일 로스토크대학 물리학 교수 도미니크 크라우스 박사가 이끄는 국제 연구팀은 ‘스탠퍼드 선형 가속기 센터'(SLAC)의 초강력 레이저를 물병이나 식품 용기 등에 이용되는 ‘폴리에틸렌 테레프탈레이트'(PET)에 조사하고 X선 회절법을 이용해 원자가 재정렬하며 나노 다이아몬드를 생성하는 장면을 관찰한 결과를 과학 저널 ‘사이언스 어드밴시스'(Science Advances)에 발표했다.
SLAC과 과학전문 매체 ‘사이언스뉴스'(ScienceNews) 등에 따르면 천왕성과 해왕성 등 얼음으로 덮인 거대 행성 내부 깊은 곳의 초고온, 초고압 환경을 모방한 실험에서 다이아몬드가 생성되는 것이 처음으로 확인돼 얼음 행성의 ‘다이아몬드 비’ 가설이 제기돼 왔다.
당시에는 천왕성과 해왕성의 주요 화학 성분인 수소와 탄소로 된 혼합물인 플라스틱이 실험 대상이 됐다.
크라우스 연구팀은 이 행성들에 산소도 존재하는 점을 고려해 화학적 구성이 더 비슷한 PET를 대상으로 실험을 진행했다.
이를 통해 산소가 존재하면 이전에 관측됐던 것보다 더 낮은 온도와 압력에서 나노 다이아몬드가 만들어지는 것을 확인했다.
헬름홀츠-젠트룸 드레스덴-로젠도르프연구소(HZDR)의 연구원이기도 한 크라우스 교수는 “산소는 탄소와 수소 원자를 분리하고 수소를 빨아들임으로써 남겨진 탄소 원자의 결합을 쉽게 해 다이아몬드 형성을 촉진한다”고 설명했다.
연구팀은 해왕성이나 천왕성의 다이아몬드는 실험에서 생성된 나노 다이아몬드보다 훨씬 더 커 수백만 캐럿에 달할 수도 있는 것으로 예측하면서, 이 다이아몬드들이 수천 년에 걸쳐 얼음층 밑으로 가라앉아 행성의 핵 주변으로 두꺼운 층을 형성하고 있을 수 있다고 밝혔다.
이번 연구 결과는 우주에 무수히 많은 얼음 행성에서 다이아몬드 비가 내리는 것이 지금까지 추정해온 것보다 더 일반화돼 있을 수 있다는 점을 시사하는 것이라고 연구팀은 밝혔다.
연구팀은 무엇보다 이번 실험에서 활용된 기술로 의료 장비나 퀀텀 센서 등에 사용되는 나노 다이아몬드를 만들 수 있을 것이라고 강조했다.
나노 다이아몬드는 다이아몬드 덩어리를 폭발시켜 만드는데 크기나 모양이 제각각이어서 통제가 어려운데 새 기술은 목적에 맞춰 맞춤 제작이 가능한 것으로 제시됐다.