Уникальный метеоритный алмаз, более прочный, чем любые земные аналоги, воссоздали в лаборатории
- Ученые впервые синтезировали стабильный образец лонсдейлита, редкой формы алмаза, который значительно тверже земных аналогов.
- Исследователи воссоздали условия образования лонсдейлита, получив небольшие стабильные диски этого материала.
Ученые достигли значительного прорыва, впервые синтезировав в лабораторных условиях стабильный образец лонсдейлита – редкой формы алмаза, которую ранее находили только в метеоритах. Этот материал, по прогнозам, значительно превосходит по твердости земные алмазы, что открывает новые горизонты для промышленности и передовых технологий.
Как им это удалось?
В основе открытия лежит лонсдейлит, также известный как гексагональный алмаз. Его уникальность заключается в атомной структуре. Если в обычных алмазах атомы углерода образуют кубическую кристаллическую решетку с тремя повторяющимися слоями, то в лонсдейлите эта структура гексагональная и состоит лишь из двух слоев. Именно это небольшое отличие, по теоретическим расчетам, придает материалу на 58% большую твердость, пишет 24 Канал со ссылкой на Nature.
Смотрите также Метеорит, упавший на дом в июне 2025 года, оказался старше, чем сама Земля
Впервые кристаллы этого минерала, хоть и небольшие и с примесями, обнаружили еще в 1960-х годах в обломках метеорита Каньон-Диабло, упавшего на территории Аризоны около 50 тысяч лет назад. Однако воссоздать его в лаборатории долгое время не удавалось. Из-за сложности получения чистых и достаточно больших образцов для анализа, само существование гексагонального алмаза как стабильной структуры ставилось под сомнение многими учеными.
Прорыв совершила команда исследователей из Центра передовых исследований науки и технологий высокого давления в Пекине. Вдохновившись естественным процессом образования лонсдейлита во время столкновения метеорита с Землей, они воссоздали похожие экстремальные условия в лаборатории. Для этого ученые использовали ячейку с алмазными наковальнями – устройство, сжимающее образец между двумя идеально плоскими алмазными поверхностями.
В качестве исходного материала они взяли очищенный графит. Его медленно сжимали под давлением около 20 гигапаскалей (что эквивалентно 200 тысячам атмосфер), заставляя плоские слои углерода соединяться между собой. Затем с помощью лазера образец точечно нагревали до температуры более 1400 градусов, что способствовало формированию новой, гексагональной структуры. После этого давление медленно снижали, чтобы полученный кристалл не превратился обратно в графит.
В результате ученые получили небольшие, но стабильные диски гексагонального алмаза. Хотя образцы все еще содержали примеси обычного кубического алмаза, их уникальную структуру подтвердили с помощью электронной микроскопии и рентгеновской кристаллографии.
Хотя для полноценного тестирования на твердость нужны большие кристаллы, команда подтвердила, что полученный материал по меньшей мере такой же прочный, как и обычные алмазы. Эксперты, которые не участвовали в исследовании, называют это важной первой демонстрацией, которая открывает путь к дальнейшему изучению физических, термических и электрических свойств лонсдейлита.
В будущем команда планирует научиться производить более крупные и чистые образцы гексагонального алмаза. Предполагается, что уже через 10 лет этот материал сможет заменить обычные алмазы в таких отраслях, как высокоточное машиностроение, буровые инструменты, высокопроизводительная электроника, квантовые технологии и системы управления температурой.