Tim istraživača s dva kineska univerziteta nedavno je u laboratorijskim uslovima sintetizirao materijal koji je tvrđi od dijamanta.
Kako piše IFLScience, u procesu koji je uključivao ekstremne temperature i pritiske, ugljenik je podvrgnut uslovima sličnim Zemljinoj unutrašnjosti, gdje se prirodno formiraju dijamanti.
Dijamant, poznat kao najtvrđi mineral na svijetu, karakteristične je tetraedarske kristalne strukture, gdje je svaki atom ugljenika povezan s četiri druga atoma. Međutim, pod određenim uslovima, ugljenik može formirati šestougaonu strukturu, što rezultira izuzetno tvrdim materijalom poznatim kao lonsdaleit.
Lonsdaleit je otkriven nakon udarca meteorita, a naučnici su ga prvi put prepoznali 1891. godine u meteoritima pronađenim u kanjonu Diablo u Arizoni. Tada su istraživači izvijestili o otkriću "tvrđih čestica". Kasnije, 1939. godine, potvrđeno je da su te čestice bila mješavina dijamanta, grafita i novog materijala koji je dobio naziv lonsdaleit, u čast profesorici Kathleen Lonsdale, poznatoj kristalografkinji.
Dalje navode da su naučnici u početku smatrali da bi lonsdaleit mogao imati dijamantnu strukturu s heksagonalnim rasporedom atoma, no novija istraživanja, uključujući ona iz 2022. godine, pokazala su da uzorci meteorita sadrže kombinaciju kubičnih i heksagonalnih dijamanata s grafenskim izraslinama između njih. Ovi minerali stvaraju jedinstvenu strukturu nazvanu dijafit, u kojoj oba minerala rastu istovremeno, što rezultira manje urednim kristalima s "greškama" u slaganju.
Osim što je prilično nevjerovatno što meteoriti mogu udariti tolikom snagom da stvaraju šesterougaone dijamante, to je otvorilo izglede da bi ih naučnici mogli sintetizirati.
"S potencijalno superiornim mehaničkim svojstvima i intrigantnom strukturom, lonsdaleit je također dobio intenzivan istraživački interes u nauci o materijalima. Teoretski izračuni sugerišu da bi HD (heksagonalni dijamant) mogao čak nadmašiti kubični dijamant (CD), najtvrđi i najmanje kompresibilni materijal poznat u prirodi danas.", objašnjava tim istraživača u radu.
Koristeći tehnike kompresije šoka s ciljem oponašanja prirodne proizvodnje ovih "super dijamanata", istraživači su ih uspjeli proizvesti u prošlosti. Međutim, u procesu su završili s puno grafita i dijamanata. U novom radu, tim je koristio pritisak i temperaturu za proizvodnju lonsdaleita, optimizirajući 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 izravnog prijelaza grafita u CD malo niža od one za transformaciju grafita u HD, te je stoga CD obično dominantan proizvod", objasnio je tim u studiji.
"Kako bismo prevladali takve nepovoljne faktore za rast HD-a, sintetizirali smo HD iz grafita putem srednjih post-grafitnih faza u kojima međuslojno vezivanje može zaključati slaganje blizu AB u komprimiranom grafitu i spriječiti daljnje klizanje slojeva tokom visokotemperaturne stimulacije, pogodujući stvaranju HD-a. I naši eksperimenti i simulacije pokazuju da, osim formiranja post-grafitne faze, prisutnost temperature gradijent je također kritičan za HD sintezu", navodi se.
Osim što potencijalno otvara put za nove superprovodnike i može izdržati oko 58 odsto više stresa od dijamanata, proizvodnja materijala u laboratoriju mogla bi nam reći o formiranju prirodnog lonsdaleita.
"Na primjer, prirodni lonsdaleit rijetko se nalazi na Zemlji jer planetarna unutrašnjost rijetko može pružiti odgovarajuće uslove. Što je još važnije, izvrsna toplotna stabilnost i ultravisoka tvrdoća HD-a sugerišu njegov veliki potencijal za industrijske primjene, pružajući mogućnosti za ovaj izvanredan materijal", navodi se u studiji, piše IFLScience.
