Κινέζοι επιστήμονες δημιούργησαν για πρώτη φορά εξαγωνικό διαμάντι, πιο σκληρό από το φυσικό

Το φυσικό διαμάντι είναι γνωστό και ως κυβικό διαμάντι, λόγω της κυβικής διάταξης των ατόμων άνθρακα στο κρυσταλλικό του πλέγμα. Θεωρείται το σκληρότερο φυσικό υλικό στη Γη, και η κλίμακα Mohs, που μετρά την αντοχή των ορυκτών στη χάραξη, το έχει ορίσει ως το ανώτατο όριό της, αναφέρει το LiveScience. Το εξαγωνικό διαμάντι, αντιθέτως, οργανώνει τα άτομα άνθρακα σε εξαγωνική δομή, που θυμίζει κηρήθρα.

Η ανακάλυψη του λονσντεϊλίτη

Η ιδέα ότι μπορεί να υπάρχει αυτή η εναλλακτική μορφή διαμαντιού διατυπώθηκε ήδη από το 1962, όταν ερευνητές του Κέντρου Έρευνας Άνθρακα του Πίτσμπουργκ πρότειναν ότι τα στρώματα άνθρακα θα μπορούσαν να διατάσσονται όχι μόνο σε κυβικό αλλά και σε εξαγωνικό πλέγμα. Λίγα χρόνια αργότερα, το 1967, επιστήμονες ανακοίνωσαν ότι ανακάλυψαν το εξαγωνικό διαμάντι στο εργαστήριο – το ονόμασαν λονσντεϊλίτη προς τιμήν της κρυσταλλογράφου Καθλίν Λόνσντεϊλ.

Άρχισαν να το αναζητούν σε έναν ειδικό τύπο μετεωρίτη πλούσιο σε διαμάντια, που ονομάζεται ουρελίτης και σχηματίζεται από τον μανδύα θρυμματισμένων νάνων πλανητών. Οι πρώτες ενδείξεις για φυσική παρουσία του υλικού καταγράφηκαν επίσης το 1967, σε μετεωρίτες Canyon Diablo από την Αριζόνα και Goalpara από την Ινδία.

Ωστόσο, η ύπαρξη του λονσντεϊλίτη δεν έγινε ποτέ ομόφωνα αποδεκτή, με ορισμένους επιστήμονες να υποστηρίζουν ότι πρόκειται για ατελή κυβικά διαμάντια. Το βασικό πρόβλημα ήταν ότι δεν υπήρχαν καθαρά δείγματα. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το εξαγωνικό διαμάντι εμφανιζόταν αναμεμειγμένο με κυβικό διαμάντι, γραφίτη και άλλα ορυκτά, γεγονός που καθιστούσε εξαιρετικά δύσκολη την ακριβή μέτρηση των ιδιοτήτων του.

Η νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, επιχειρεί να λύσει ακριβώς αυτό το ζήτημα. Οι ερευνητές παρήγαγαν αρκετά καθαρά δείγματα εξαγωνικού διαμαντιού διαμέτρου περίπου 1,5 χιλιοστού, αρκετά μεγάλα ώστε να εξεταστούν εργαστηριακά.

Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, το υλικό αποδείχθηκε σκληρότερο και πιο άκαμπτο από το κυβικό διαμάντι, ενώ παρουσίασε και πολύ μεγαλύτερη αντοχή στην οξείδωση.

Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντέχει υψηλότερες θερμοκρασίες χωρίς να αλλοιώνεται η επιφάνειά του από αντιδράσεις με το οξυγόνο, ιδιότητα ιδιαίτερα σημαντική για εφαρμογές όπως οι γεωτρήσεις.

Πώς το παρασκεύασαν

Για τη σύνθεση των δειγμάτων, η ομάδα συμπίεσε εξαιρετικά οργανωμένο γραφίτη (γραφίτη με τακτοποιημένα άτομα άνθρακα) επί 10 ώρες σε πίεση 20 γιγαπασκάλ, δηλαδή περίπου 200.000 φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση στο επίπεδο της θάλασσας, και σε θερμοκρασίες από 1.300 έως 1.900 βαθμούς Κελσίου. Σε ακόμη υψηλότερες πιέσεις και θερμοκρασίες, το εξαγωνικό διαμάντι άρχισε να μετατρέπεται σε κυβικό.

Πέρα από τη σημασία του για τη βασική έρευνα και τη συζήτηση γύρω από το αν ο λονσντεϊλίτης αποτελεί πράγματι ξεχωριστό υλικό, το νέο επίτευγμα ενισχύει και τις προοπτικές πρακτικής αξιοποίησής του. Το εξαγωνικό διαμάντι θα μπορούσε να βελτιώσει εργαλεία κοπής και διάτρησης, λειαντικές επιστρώσεις και συστήματα απαγωγής θερμότητας σε ηλεκτρονικές διατάξεις. Παράλληλα, η παρουσία του σε μετεωρίτες μπορεί να προσφέρει πολύτιμα στοιχεία για τις ακραίες συνθήκες υπό τις οποίες αυτοί σχηματίστηκαν, φωτίζοντας πτυχές της ιστορίας του ηλιακού συστήματος.