Vědci konečně vytvořili nepolapitelný meteoritový diamant, předpovídal, že bude o 50% těžší než diamanty Země
Vědci vytvořili první značný meteoritový diamant – také známý jako Lonsdaleit nebo hexagonální diamant – materiál, o kterém se předpokládá, že je ještě těžší než diamanty, které se obvykle nacházejí na Zemi.
Vysokotlaká vysokoteplotní technika vytvořila malé disky tohoto Ultrahard Diamond, které by nakonec mohly nahradit konvenční diamanty v aplikacích, jako jsou vrtné nástroje a elektronika, vědci uvedli 30. července v časopise Příroda.
Diamanty drží rekord pro Nejtěžší přirozeně se vyskytující látka na světě. Každý atom uhlíku v nekonečně opakující se molekulární struktuře tvoří čtyři vazby stejné délky s jinými atomy uhlíku, z nichž každý je oddělen úhlem 109,5 stupňů, aby vytvořil nekonečné pole dokonalé tetrahedry. Zdá se, že tato struktura při pohledu ze strany obsahuje tři opakující se vrstvy atomů uhlíku (označené A, B a C), což dává diamantu, co krystalografy nazývají kubickou krystalovou strukturou zaměřenou na obličej.
V šedesátých letech však byla navržena jemně odlišná struktura diamantu, přičemž malé nečisté krystaly této struktury byly následně objeveny v kaňonu Diablo Meteoritu, který se před 50 000 lety havaroval v arizonské poušti.
Na rozdíl od kubického diamantu obsahuje tato forma dvě různé délky vazby – jedna o něco delší než u normálního diamantu a o něco kratší. Atomy uhlíku jsou stále organizovány do nekonečných rovin Tetrahedry. Tentokrát však při pohledu ze strany struktura obsahuje pouze dvě opakující se vrstvy (označené A a B). Tento mírný posun v uhlíkových vrstvách dává meteoritový diamant hexagonální strukturu, kterou by vědci teoretizovali Zvyšte tvrdost pevné látky o 58%.
Příprava vzorků této hexagonální struktury dostatečně velká k analýze však byla náročná. A co víc, přítomnost dalších kontaminujících forem uhlíku v původním vzorku meteoritu – včetně grafitu, kubického diamantu a amorfního uhlíku – vedla mnoho k pochybnostem, zda vůbec existuje hexagonální diamant.
Související: Proč diamanty přicházejí v různých barvách?
Inspirován meteorickým fragmentem kaňonu Diablo, Wenge Yang a kolegové v Centru pro vysokotlaké vědy a technologii pokročilý výzkum v Pekingu se snažili reprodukovat intenzivní podmínky dopadu na Zemi v laboratoři a vyvinout vysokotlakou, vysokoteplotní syntézu pomocí diamantové kovadliny, kus vybavení, které rozdrtí vzorek mezi dvěma zploštěnými povrchy z diamantu. Počínaje jinou formou uhlíku, purifikovaného grafitu, pomalu a pečlivě stlačili materiál a upevnili posunuté atomy na místo s cílovým teplem z laseru.
„Při tlacích kolem 20 GPA (200 000 atmosféry) jsou ploché uhlíkové vrstvy grafitu nuceny sklouznout a spojit se s sousedními vrstvami a vytvářejí se zapálenou uhlíkovou voštinou charakteristikou hexagonálního diamantu,“ řekl Yang živou vědu v e -mailu. „Laserové zahřívání nad 1400 ° C (2 552 Fahrenheit) tento přechod usnadňuje.“ Jakmile se vytvořily tyto zkreslené tetrahedry hexagonálního diamantu, tým pomalu uvolnil tlak a zajistil, že nový krystal se spontánně nevrátil zpět na grafit.
Tým poté použil silné techniky k prohlížení krystalové struktury a potvrzení jejich úspěchu. Ačkoli krystalový disk zůstal poněkud nečistý, obsahující náhodné fragmenty kubického diamantu, obrazy elektronového mikroskopu jasně ukázaly své AB uhlíkové vrstvy a rentgenová krystalografie odhalila hexagonální strukturu.
„Je to dobrá první demonstrace,“ řekl Soumen MandalFyzik, který se specializuje na aplikace Diamond na University of Cardiff ve Velké Británii, který se do studie nezúčastnil. „Nyní potřebujeme čisté krystaly a více materiálu, abychom mohli začít zkoumat své fyzické a mechanické vlastnosti, tepelné vlastnosti, elektrické vlastnosti, to vše.“
Podle studie testování tvrdosti obecně vyžaduje větší vzorky než ty, které Yangův tým vytvořil. Potvrdili však, že nový materiál byl přinejmenším stejně tvrdý jako běžné naděje DiamondSL a Yang naděje následné experimenty s většími a čistšími krystaly brzy poskytnou konkrétní odpověď.
Tým by nakonec rád viděl, jak hexagonální diamant začíná nahrazovat konvenční diamant v průmyslových technologiích, jako jsou přesné stroje, vysoce výkonná elektronika, kvantové technologie a systémy tepelného řízení, i když takové aplikace mohou být stále 10 let daleko.
„Těšíme se, naším cílem je vytvořit větší, vysoce kvalitní hexagonální vzorky diamantů vhodných pro aplikace v reálném světě,“ řekl. „Toto úsilí pomůže přizpůsobit vlastnosti hexagonálního Diamond pro konkrétní aplikace a připraví cestu pro jeho průmyslové přijetí.“
