Tim naučnika sa dva univerziteta u Kini u laboratoriju je sintetizovao materijal tvrđi od dijamanta. Kada je ugljenik podvrgnut ekstremnoj toploti i pritisku unutar Zemlje, može kristalizovati u dijamante; najtvrđi (iako ne nužno i najčvršći) prirodni mineral na planeti. U dijamantu je svaki atom ugljenika vezan na četiri druga atoma ugljenika u tetraedarskom rasporedu, ali pod pravim okolnostima, ugljenik se može postaviti šestougano, tvoreći tvrđi materijal poznat kao lonsdaleit.
Znamo za postojanje lonsdaleita zahvaljujući udaru meteorita koji ga je formirao. Godine 1891, ispitujući meteorit u kanjonu Diablo, Arizona, naučnici su izvestili da su u njemu pronašli tvrde čestice. Kasnije, 1939. godine, potvrđeno je da su te tvrde čestice mešavina dijamanata, grafita i nove tvari koja nikada pre nije viđena, a sada se zove lonsdaleit po kristalografkinji profesorki Ketlin Lonsdejl.
Isprva su naučnici očekivali da će neobičan materijal biti dijamant heksagonalne strukture, a ne klasični kubični dijamanti na kakve smo navikli. Međutim, proučavajući uzorke meteorita 2022. godine, tim je otkrio da su sastavljeni od nanostruktuiranih heksagonalnih i kubičnih dijamanata sa izraslinama poput grafena između. Uzorak je tehnički bio dijafit, gde dva minerala rastu u isto vreme, što je rezultiralo manje uređenom kristalnom strukturom punom pogrešaka slaganja.
Osim što je prilično neverovatno da meteoriti mogu udariti tolikom snagom da stvaraju šestougaone dijamante, to je otvorilo izglede da bi naučnici mogli da ih sintetišu. „S potencijalno superiornim mehaničkim svojstvima i intrigantnom strukturom, lonsdaleite je takođe dobio intenzivan istraživački interes u nauci o materijalima. Teoretski proračuni sugerišu da bi HD (heksagonalni dijamant) mogao čak nadmašiti kubični dijamant (CD), najtvrđi i najmanje kompresibilni materijal poznat u prirodi danas”, objašnjava novi tim u svojem naučnom radu.
Koristeći tehnike kompresije šoka s ciljem oponašanja prirodne proizvodnje ovih superdijamanata, istraživači su uspeli da ih proizvedu u prošlosti. Međutim, u procesu su završili s puno grafita i dijamanata. U novom naučnom radu tim je koristio pritisak i temperaturu za proizvodnju lonsdaleita, optimizujući uslove za proizvodnju.
„Teorijski proračuni sugerišu da je ukupna energija CD-a malo niža od one HD-a i da je, kada se krene od prethodnika grafita, energetska barijera neposrednog prelaza grafita u CD malo niža od one za transformaciju grafita u HD, pa je stoga CD obično dominantan proizvod”, objasnio je tim u svojoj studiji.
„Da bismo prevladali takve nepovoljne faktore za rast HD-a, sintetizovali smo HD iz grafita putem srednjih postgrafitnih faza u kojima međuslojno vezivanje može zaključati slaganje blizu AB u komprimovanom grafitu i sprečiti dalje klizanje slojeva tokom visokotemperaturne stimulacije, pogodujući stvaranju HD-a. I naši eksperimenti i simulacije pokazuju da, osim formiranja postgrafitne faze, temperaturni gradijent je takođe kritičan za HD sintezu”, navodi se.
Osim što potencijalno otvara put za nove superprovodnike i može izdržati oko 58 posto više stresa od dijamanata, proizvodnja materijala u laboratoriji mogla bi nam reći o formiranju prirodnog lonsdaleita. „Na primer, prirodni lonsdaleit teško se nalazi na Zemlji jer planetarna unutrašnjost retko može pružiti odgovarajuće […] uslove. Što je važnije, izvrsna toplotna stabilnost i ultravisoka tvrdoća HD-a sugerišu njegov veliki potencijal za industrijske primene, pružajući mogućnosti za ovaj izvanredan materijal”, navodi se u studiji a piše IFLScience.
(Ilustracija Shutterstock)
(Kliks)
