Cercetătorii au creat un diamant cu 50% mai dur decât cele de pe Pământ

O echipă de oameni de știință a reușit să creeze primul diamant meteoritic rar de dimensiuni notabile, cunoscut sub numele de lonsdaleit (sau diamant hexagonal), un material despre care se presupune că este chiar mai dur decât diamantul obișnuit de pe Pământ.

Folosind o tehnică bazată pe presiuni și temperaturi extreme, cercetătorii au obținut mici discuri din acest diamant meteoritic rar, ultradur, care ar putea înlocui diamantele convenționale în aplicații precum sculele de foraj sau electronică.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Studiul care detaliază acest progres a fost publicat în revista Nature.

Diamantul clasic este deja recunoscut drept cea mai dură substanță naturală. Structura sa cristalină cubică, formată dintr-o rețea infinită de tetraedri de carbon legați perfect, îi conferă această rezistență excepțională. Însă, încă din anii 1960, cercetătorii au emis ipoteza existenței unei variante cu o structură ușor diferită: diamantul hexagonal, descoperit pentru prima dată în fragmentele meteoritului Canyon Diablo, căzut în Arizona acum circa 50.000 de ani.

De ce este acest diamant meteoritic rar atât de dur?

Spre deosebire de diamantul cubic, cel hexagonal prezintă două tipuri de legături carbon-carbon (unele mai lungi, altele mai scurte), iar straturile sale atomice se repetă după un model AB, nu ABC. Această diferență subtilă de aranjament ar putea spori duritatea cu până la 58%. Totuși, obținerea unor probe suficient de mari pentru a fi analizate a fost o provocare, iar impuritățile din eșantioanele naturale au ridicat mult timp semne de întrebare cu privire la existența reală a acestei structuri, scrie Live Science.

Inspirată de meteoritul Canyon Diablo, echipa condusă de Wenge Yang, de la Centrul pentru Cercetări Avansate în Știința și Tehnologia Presiunilor Înalte din Beijing (China), a recreat în laborator condițiile extreme de impact cosmic. Folosind o celulă cu nicovală de diamant și grafit purificat ca materie primă, cercetătorii au aplicat presiuni de aproximativ 20 GPa (200.000 de atmosfere) și temperaturi de peste 1.400 °C, forțând straturile de carbon să se rearanjeze în rețeaua hexagonală. Eliberarea lentă a presiunii a împiedicat revenirea la grafit.

Analizele ulterioare cu microscopul electronic și difracția de raze X au confirmat structura hexagonală a materialului obținut. Chiar dacă proba a rămas parțial impură, rezultatul este considerat o demonstrație crucială.

„Este un început promițător. Urmează să obținem cristale pure și mai mult material pentru a le studia proprietățile mecanice, termice și electrice”, a comentat Soumen Mandal, fizician la Universitatea Cardiff (Țara Galilor), care nu a participat la studiu.

Un progres în știința materialelor

Deocamdată, testele de duritate nu au putut fi realizate pe deplin din cauza dimensiunii reduse a probelor, însă cercetătorii au confirmat că noul material este cel puțin la fel de rezistent ca diamantul convențional. Echipa speră ca în următorii 10 ani să poată produce cristale mai mari și mai pure, capabile să fie folosite în tehnologie: de la aparate de precizie și electronice performante, până la tehnologii cuantice și sisteme avansate de gestionare a căldurii.

„Obiectivul nostru este să obținem mostre de diamant hexagonal de înaltă calitate și de dimensiuni suficiente pentru aplicații reale. Astfel vom putea adapta proprietățile materialului pentru utilizări specifice și îi vom deschide drumul către industria modernă”, a declarat Yang.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce s-a întâmplat atunci când cercetătorii au spart o rocă veche de peste 800 de milioane de ani?

Un mineral nou de pe Marte ar putea rezolva un mister vechi de 20 de ani

Primul microscop bazat pe sunet vede de 5 ori mai adânc în creier fără a altera celulele

Imagini în premieră mondială dezvăluie tremurul cuantic al atomilor înainte ca o moleculă să se spargă