A fost creat diamantul din meteoriți, cu o duritate cu 50% mai mare decât diamantul obișnuit

Cercetătorii au reușit să sintetizeze în laborator pentru prima dată diamantul din meteoriți, de dimensiuni semnificative, cunoscut și sub denumirea de lonsdaleit sau diamant hexagonal. Acesta este un material  mult mai dur decât diamantele cu care suntem obișnuiți pe Pământ. Această realizare deschide noi perspective pentru înlocuirea diamantelor convenționale în domenii industriale precum sculele de foraj sau electronica avansată.

Structura unică a diamantului meteoritic și promisiunile sale

Diamantul este considerat cea mai dură substanță naturală, datorită arhitecturii moleculare ideale în care fiecare atom de carbon formează patru legături egale, dispuse în unghiuri de 109,5 grade, realizând o structură cristalină cubică centrată pe fețe.

În anii 1960, însă, a fost propusă existența unei forme diferite, un diamant cu structură hexagonală. Această variantă a fost descoperită în cristale mici, impurificate, în meteoritul Canyon Diablo, căzut în deșertul Arizona acum aproximativ 50.000 de ani. Spre deosebire de diamantul cubic obișnuit, lonsdaleitul are două lungimi diferite de legături între atomii de carbon și o ordine cu doar două straturi repetate (numite A și B) în loc de trei. Această diferență structurală ar putea crește duritatea materialului cu 58%.

Metz (AHK România): pierderea fondurilor PNRR ar deveni un risc economic major pentru România

12:20

Codirlașu (CFA România): relansarea economică depinde de banii lăsați în sectorul privat, nu de taxe mai mari

11:50

Obstacole în producerea diamantului hexagonal în laborator

Crearea unor eșantioane suficient de mari și pure pentru a studia aceste diamante hexagonale a fost o provocare extremă pentru oamenii de știință. În plus, meteoriții conțin numeroase forme de carbon contaminant, precum grafitul, diamante cubice și carbon amorf, ceea ce a făcut ca unii să pună la îndoială existența reală a diamantului hexagonal, scrie LiveScience.

Experimente de mare presiune și temperatură pentru replicarea condițiilor cosmice

Inspirat de fragmentele din meteoritul Canyon Diablo, cercetătorul Wenge Yang și echipa sa de la Centrul pentru Cercetare în Știința și Tehnologia Presiunii Înaltă din Beijing au încercat să reproducă în laborator condițiile extreme ale impactului unui meteorit cu Pământul. Folosind o celulă anvil de diamant — un aparat care comprimă probe între două suprafețe de diamant — și pornind de la grafit purificat, cercetătorii au aplicat presiuni de circa 20 GPa (echivalentul a 200.000 de atmosfere) și temperaturi ridicate, generate de un laser ce încălzește mostrele peste 1.400°C (2.552 grade Fahrenheit).

„La aceste presiuni și temperaturi, straturile plane de carbon din grafit sunt forțate să se deplaseze și să se lege între ele, formând o rețea ondulată de carbon specifică diamantului hexagonal,” a explicat Yang într-un e-mail pentru Live Science.

După formarea acestor structuri, presiunea a fost eliberată treptat, pentru a preveni retransformarea cristalelor în grafit.

Confirmarea structurii și calităților inedite ale noului diamant

Folosind microscopie electronică și difracție de radiații X, echipa a putut demonstra prezența stratificării caracteristice A-B a diamantului hexagonal. Deși probele nu erau complet pure, vizualizarea făcea evidentă diferența față de diamantele normale.

„Este un prim pas promițător,” a apreciat fizicianul Soumen Mandal de la Universitatea Cardiff, care nu a participat la studiu. El a subliniat nevoia de cristale mai mari și mai pure pentru a deschide calea spre analiza detaliată a proprietăților mecanice, termice și electrice ale noului material.

În timp ce testele de duritate cer mostre mai mari decât cele produse de echipa lui Yang, s-a dovedit că hexagonalul are o duritate cel puțin egală cu diamantele obișnuite. Oamenii de știință speră că viitoarele experimente cu cristale superioare vor oferi o confirmare finală.

Aplicații industriale ale diamantului hexagonal într-un viitor apropiat

Grupul de cercetare își propune să realizeze în continuare eșantioane mai mari și mai performante, care să poată fi folosite în aplicații practice. Există deja planuri pentru utilizarea diamantelor hexagonale în tehnologia de vârf, cum ar fi utilajele de înaltă precizie, electronica de performanță, tehnologiile cuantice și soluțiile avansate de management termic.

„Obiectivul nostru pe termen lung este să producem diamante hexagonale de calitate superioară, care să poată fi utilizate în numeroase domenii industriale,” a menționat Wenge Yang.

Eforturile în această direcție vor facilita optimizarea proprietăților unice ale diamantului hexagonal și vor deschide calea pentru adoptarea sa pe scară largă în industrie.