Lonsdaleit z laboratorium. Supertwardy diament dla przemysłu i nauki
Badacze z Chin ogłosili, że udało im się wyprodukować pierwsze czyste próbki heksagonalnego diamentu, rzadkiej i teoretycznie niezwykle twardej odmiany diamentu znanej dotąd głównie z meteorytów pochodzących z rozbitych planetoid.
Diament, który znamy jako kubiczny, od dawna uważany jest za najtwardszy naturalny materiał na Ziemi. Jego atomy węgla ułożone są w strukturę sześcienną, co nadaje mu wyjątkową odporność na zarysowania. Heksagonalny diament, zwany też lonsdaleitem, tworzy natomiast strukturę sześciokątną, przypominającą plaster miodu, co według teorii może czynić go jeszcze twardszym.
Historia poszukiwań lonsdaleitu
Idea heksagonalnego diamentu pojawiła się już w latach 60. XX wieku. W 1962 roku naukowcy z Pittsburg Coal Research Center zaproponowali, że warstwy atomów węgla w diamencie mogą układać się w heksagonalną kratownicę. Pierwsze próbki lonsdaleitu odkryto w meteorytach typu ureilit, pochodzących z wnętrza rozbitych planetoid, m.in. w fragmentach meteorytu Canyon Diablo i meteorytach z Goalpara w Indiach.
Przełom w laboratorium
Dotychczas nie było jednak w pełni czystych próbek, bo heksagonalny diament zazwyczaj mieszał się z kubicznym, grafitem i innymi minerałami, co uniemożliwiało dokładne testy jego właściwości. Jak dowiadujemy się jednak z badania opublikowanego w "Nature", chiński zespół badawczy stworzył kilka próbek czystego heksagonalnego diamentu o średnicy około 1,5 mm.
Badania wykazały, że lonsdaleit jest nie tylko twardszy i bardziej sztywny od kubicznego diamentu, ale także odporniejszy na utlenianie, co oznacza, że może wytrzymać wyższe temperatury bez degradacji powierzchni, co jest istotne przy zastosowaniach przemysłowych, np. w narzędziach wiertniczych.
Aby uzyskać próbki, naukowcy poddali uporządkowany grafit działaniu ekstremalnego ciśnienia (20 gigapaskali) przez 10 godzin i wysokich temperatur (1300-1900°C). Przy wyższych parametrach lonsdaleit zaczynał przekształcać się w kubiczny diament.
Zobacz również:
Potencjał zastosowań i odkryć
Heksagonalny diament może zrewolucjonizować narzędzia i technologie oparte na kubicznym diamencie, poczynając od wiertła i narzędzi tnących, przez powłoki ścierne, po systemy odprowadzania ciepła w elektronice. Jego obecność w meteorytach dostarcza też cennych informacji o pochodzeniu i formowaniu się tych ciał niebieskich, pomagając lepiej zrozumieć historię naszego Układu Słonecznego.
Materiał ten ma potencjał w wielu dziedzinach, np. w narzędziach tnących, materiałach do zarządzania ciepłem czy czujnikach kwantowych
Co więcej, badanie otwiera drogę do produkcji większych ilości heksagonalnego diamentu, co umożliwi dalsze eksperymenty naukowe i przemysłowe zastosowania nowego supertwardego materiału.
