Oamenii de știință au creat primul diamant de meteorit considerabil – cunoscut și sub numele de Lonsdaleite sau diamant hexagonal – un material prevăzut a fi chiar mai greu decât diamantele găsite în mod normal pe Pământ.
Tehnica de înaltă presiune, la temperatură ridicată, a creat discuri minuscule ale acestui diamant ultrahard, care ar putea înlocui în cele din urmă diamante convenționale în aplicații precum instrumente de foraj și electronice, au raportat oamenii de știință 30 iulie în Jurnalul Natură.
Diamantele dețin recordul pentru Cea mai grea substanță din lume. Fiecare atom de carbon din structura moleculară care repetă infinit formează patru legături de lungime egală cu alți atomi de carbon, fiecare separați printr-un unghi de 109,5 grade, pentru a crea o gamă nesfârșită de tetraedre perfecte. Privită din lateral, această structură pare să conțină trei straturi repetate de atomi de carbon (etichetați A, B și C), iar acest lucru oferă diamant ceea ce cristalografii numesc o structură de cristal cubic centrat pe față.
Cu toate acestea, în anii 1960, a fost propusă o structură subtil diferită de diamant, cu mici cristale impure ale acestei structuri descoperite ulterior în meteoritul Canyon Diablo, care s -a prăbușit în deșertul Arizona în urmă cu aproximativ 50.000 de ani.
Spre deosebire de diamantul cubic, această formă conține două lungimi de legătură diferite – una puțin mai lungă decât în diamantul normal și una puțin mai scurtă. Atomii de carbon sunt încă organizați în planuri nesfârșite de tetraedre. Dar de această dată, când este privită din lateral, structura conține doar două straturi repetate (etichetate A și B). Această ușoară schimbare a straturilor de carbon oferă diamantului meteorit o structură hexagonală, pe care oamenii de știință teoretizează Sporiți duritatea solidă cu 58%.
Dar pregătirea eșantioanelor din această structură hexagonală suficient de mare pentru a analiza a fost dificilă. Mai mult, prezența altor forme contaminante de carbon în eșantionul de meteorit original – inclusiv grafit, diamant cubic și carbon amorf – i -a determinat pe mulți să se îndoiască dacă există deloc diamant hexagonal.
Înrudite: De ce vin diamantele în culori diferite?
Inspirat de fragmentul meteoric al Canyon Diablo, Wenge Yang Și colegii de la Centrul pentru Cercetări avansate de știință și tehnologie de înaltă presiune la Beijing, au căutat să reproducă condițiile intense ale unui impact cu Pământul în laborator, dezvoltând o sinteză de înaltă presiune, la temperatură ridicată, folosind o celulă de nicovală de diamant, un echipament care stârnește o probă între două suprafețe aplate, realizate din diamant. Pornind de la o altă formă de carbon, grafit purificat, au comprimat încet și cu atenție materialul, fixând atomii deplasați în loc cu căldură țintită de la un laser.
“La presiuni în jur de 20 GPA (200.000 de atmosfere), straturile plate de carbon de grafit sunt obligate să alunece și să se lege cu straturile adiacente, formând un fagure de carbon catarativ caracteristic al diamantului hexagonal”, a spus Yang pentru Live Science într -un e -mail. „Încălzire cu laser peste 1400 ° C [2,552 Fahrenheit] facilitează această tranziție. „Odată ce s -au format aceste tetraedre distorsionate de diamant hexagonal, echipa a eliberat încet presiunea, asigurându -se că noul cristal nu se va transforma spontan în grafit.
Echipa a folosit apoi tehnici puternice pentru a vizualiza structura cristalului și a confirma realizarea lor. Deși discul de cristal a rămas oarecum impur, conținând fragmente aleatorii de diamant cubic, imaginile cu microscop electronic au arătat clar straturile sale de carbon AB, iar cristalografia cu raze X au relevat structura hexagonală.
„Este o primă demonstrație bună”, a spus Soumen Mandalun fizician specializat în cererile de diamant la Universitatea din Cardiff din Marea Britanie, care nu a fost implicat în studiu. „Acum avem nevoie de cristale pure și mai mult material pentru a începe să explorăm proprietățile sale fizice și mecanice, proprietățile termice, proprietățile electrice, toate acestea”.
Testarea la duritate necesită, în general, probe mai mari decât cele produse ale lui Yang, potrivit studiului. Cu toate acestea, au confirmat că noul material a fost cel puțin la fel de dur, precum Diamondsl și Yang obișnuit speră că experimentele ulterioare cu cristale mai mari și mai pure vor oferi în curând un răspuns concret.
În cele din urmă, echipa ar dori să vadă că diamantul hexagonal începe să înlocuiască diamantul convențional în tehnologiile industriale, cum ar fi mașinile de precizie, electronica de înaltă performanță, tehnologiile cuantice și sistemele de gestionare termică, deși astfel de aplicații pot fi în continuare la 10 ani.
„Așteptând cu nerăbdare, obiectivul nostru este să producem probe de diamant hexagonale mai mari, de înaltă calitate, potrivite pentru aplicații din lumea reală”, a spus el. “Aceste eforturi vor ajuta la adaptarea proprietăților diamantului hexagonal pentru aplicații specifice și vor deschide calea pentru adoptarea sa industrială.”