Перефразовуючи відому пісню, «Діаманти — найкращі друзі промисловості». Кубічний алмаз - найтвердіший мінерал на Землі, що використовується у всьому: від прецизійних різальних інструментів до високопродуктивних напівпровідників та дорогих ювелірних виробів. Але існує рідкісна та потенційно твердіша форма, звана гексагональним алмазом (ГА), існування якого тривалий час було предметом теорій та суперечок. Але тепер дослідники з Китаю стверджують, що створили цю невловну форму вуглецю у лабораторії.
Гексагональний алмаз (також відомий як лонсдейліт) зазвичай зустрічається у місцях падіння метеоритів. Але оскільки його кількість дуже мала і вона змішана з мінералами, деякі вчені сумнівалися, що це окремий матеріал. У статті, опублікованій у журналі Nature, дослідники описують, як вони отримали великий шматок чистого ГА, використовуючи екстремальний тиск та температуру.
Створення нового виду алмазу
Їх вихідним матеріалом був високоорієнтований графіт, який є високоупорядкованою формою графіту, схожою на вуглець, що міститься в олівцях. Вони помістили зразок між ковадлом з карбіду вольфраму і доклали тиск у 20 гігапаскалів (приблизно у 200 000 разів більше тиску нашої атмосфери) при температурі від 1300 до 1900 °C. Матеріал стискали вздовж осі c, що означає, що тиск виходив зверху шарів вуглецю, а не з боків. В результаті, за словами команди, вийшов шматочок чистого ГА розміром у міліметр.
Щоб підтвердити, що вони справді синтезували ГА, команда використала рентгенівську дифракцію. Цей метод використовує відображення рентгенівських променів від атомів задля визначення їх стану і визначення структурної чистоти зразка. Вони також використовували електронну мікроскопію з атомною роздільною здатністю, щоб чітко побачити унікальні гексагональні структури розташування атомів вуглецю.
Твердже природних алмазів
Вчені також перевірили механічні властивості свого ГА за допомогою тесту на твердість за Віккерсом. Вони вдавили алмазний наконечник у зразок, щоб оцінити, наскільки він стійкий до подряпин та вм'ятини. Це показало, що твердість матеріалу становить близько 114 гігапаскалів. Твердість багатьох природних алмазів зазвичай становить 110 гігапаскалів, що означає, що команда, можливо, створила речовину, трохи твердішу, ніж природні алмази.
"Ці результати вирішують давню суперечку про існування ГА у вигляді дискретної вуглецевої фази й дають нове розуміння фазового переходу графіт-алмаз, відкриваючи шлях для майбутніх досліджень і практичного використання ГА у передових технологічних додатках", - прокоментували автори дослідження у своїй статті.
Якщо результати підтвердяться, цей новий матеріал може знайти застосування в різних областях, від різальних інструментів і абразивів до високопродуктивної електроніки.
