Stanford en SLAC National Accelerator Laboratory leiden gezamenlijk 's werelds toonaangevende programma voor het isoleren en bestuderen van diamantoïden - de kleinst mogelijke stukjes diamant. Van nature aangetroffen in aardolievloeistoffen, deze in elkaar grijpende koolstofkooien wegen minder dan een miljardste van een miljardste karaat (een karaat weegt ongeveer hetzelfde als 12 rijstkorrels); de kleinste bevatten slechts 10 atomen.

In het afgelopen decennium is een team onder leiding van twee faculteitsleden van Stanford-SLAC:Nick Melosh, een universitair hoofddocent materiaalkunde en techniek en fotonenwetenschap, en Zhi-Xun Shen, een professor in de fotonenwetenschap en in de natuurkunde en toegepaste natuurkunde - heeft mogelijke rollen gevonden voor diamandoïden bij het verbeteren van elektronenmicroscoopbeelden, het assembleren van materialen en het printen van circuits op computerchips. Het werk van het team vindt plaats binnen SIMES, het Stanford Institute for Materials and Energy Sciences, die samen met SLAC wordt uitgevoerd.

Voordat ze dat kunnen doen, Hoewel, gewoon de diamantoïden krijgen is een technische prestatie. Het begint bij de nabijgelegen Chevron-raffinaderij in Richmond, Californië, met een treinwagon vol ruwe olie uit de Golf van Mexico. "We hebben meer dan duizend oliën van over de hele wereld geanalyseerd om te zien welke de hoogste concentraties diamandoïden bevatten, " zegt Jeremy Dahl, die samen met collega Chevron-onderzoeker Robert Carlson belangrijke isolatietechnieken voor diamantoïden ontwikkelde voordat beiden naar Stanford kwamen - Dahl als onderzoeksmedewerker in de fysische wetenschappen en Carlson als gastwetenschapper.

De oorspronkelijke isolatiestappen werden uitgevoerd in de Chevron-raffinaderij, waar de geselecteerde ruwe oliën in enorme potten werden gekookt om de diamantoïden te concentreren. Een deel van het residu van dat werk kwam in een SLAC-lab terecht, waar kleine batches herhaaldelijk worden gekookt om moleculen met een soortelijk gewicht te verdampen en te isoleren. Deze vloeistoffen worden vervolgens onder hoge druk door geavanceerde filtratiesystemen geperst om diamandoïden van verschillende groottes en vormen te scheiden, die elk verschillende eigenschappen hebben.

De diamantoïden zelf zijn onzichtbaar voor het oog; de enige reden waarom we ze kunnen zien, is dat ze goed samenklonteren, suikerachtige kristallen. "Als je een lepel had, "Dahl zegt, met een paar in zijn handpalm, "je zou 100 miljard van hen aan elke persoon op aarde kunnen geven en er nog wat over hebben."

Onlangs, begon het team diamandoïden te gebruiken om de groei van vlekkeloze, nano-sized diamanten in een laboratorium in Stanford. Door andere elementen te introduceren, zoals silicium of nikkel, tijdens het groeiproces, ze hopen nanodiamanten te maken met precies op maat gemaakte gebreken die enkele fotonen van licht kunnen produceren voor optische communicatie en biologische beeldvorming van de volgende generatie.

Vroege resultaten tonen aan dat de kwaliteit van optische materialen die zijn gekweekt uit diamantvormige zaden constant hoog is, zegt Jelena Vuckovic van Stanford, een professor in de elektrotechniek die samen met Steven Chu dit deel van het onderzoek leidt, hoogleraar natuurkunde en moleculaire en cellulaire fysiologie.

"Het ontwikkelen van een betrouwbare manier om nanodiamanten te laten groeien is van cruciaal belang, " zegt Vuckovic, die ook lid is van Stanford Bio-X. "En het is echt geweldig om die bron en de teler hier op Stanford te hebben. Onze medewerkers telen het materiaal, we karakteriseren het en we geven ze meteen feedback. Ze kunnen veranderen wat we willen dat ze veranderen."