Veliki uspeh kineskih naučnika: Napravili materijal tvrđi nego klasičan dijamant, mislilo se da je to nemoguće

Kubni dijamant najtvrđi je mineral na Zemlji i koristi se za sve – od preciznih alata za sečenje do poluprovodnika visokih performansi, ali i za skupi nakit. Ali spominje se i redak i potencijalno čvršći oblik – heksagonalni dijamant, dugo samo predmet debata o stvarnom postojanju. Kineski istraživači sada tvrde da su napravili ovaj oblik ugljenika i to u laboratoriji, piše Phys.org.

Heksagonalni dijamant ili lonsdaleit obično se nalazi na mestima udara meteorita. Ali pošto su te količine veoma male i pomešane sa drugim mineralima, neki naučnici su sumnjali da je reč o zasebnom materijalu. U radu objavljenom u žurnalu Nature, istraživači opisuju kako su napravili masivni komad čistog heksagonalnog dijamanta koristeći ekstremni pritisak i toplotu.

Preporučujemo

Njihov početni materijal bio je visoko orijentisani grafit, što je visoko uređeni oblik grafita sličan ugljeniku koji se nalazi u olovkama. Postavili su ga između nakovanja napravljenih od volfram-karbida i primenili pritisak od 20 gigapaskala (oko 200.000 puta veći od atmosferskog pritiska) na temperaturama između 1.300 i 1.900 stepeni. Materijal je sabijan duž svoje c-ose, što znači da je pritisak dolazio sa vrha naslaganih slojeva ugljenika, a ne sa strana. Rezultat je, prema rečima tima, bio komad čistog heksagonalnog dijamanta veličine milimetra.

Da bi potvrdili da su zaista sintetisali heksagonalni dijamant, tim je koristio difrakciju rendgenskih zraka. Ova tehnika odbija rendgenske zrake od atoma kako bi mapirala njihove položaje i dokazala da je uzorak strukturno čist. Takođe su koristili elektronsku mikroskopiju atomske rezolucije kako bi jasno videli jedinstvene heksagonalne obrasce slaganja atoma ugljenika.

Foto: Shutterstock

Naučnici su takođe testirali mehanička svojstva svog heksagonalnog dijamanta pomoću Vikersovog testa tvrdoće. Utisnuli su dijamantski vrh u uzorak kako bi procenili koliko se on odupire grebanju ili udubljivanju. Ovo je pokazalo da materijal ima tvrdoću od oko 114 gigapaskala. Mnogi prirodni dijamanti obično imaju tvrdoću od 110 gigapaskala, što znači da je tim možda stvorio supstancu koja je nešto tvrđa od prirodnih dijamanata.

– Ovi nalazi rešavaju dugogodišnju kontroverzu o postojanju heksagonalnih dijamanata kao diskretne faze ugljenika i pružaju novi uvid u fazni prelaz iz grafita u dijamant, utirući put budućim istraživanjima i praktičnoj upotrebi heksagonalnih dijamanata u naprednim tehnološkim primenama – naveli su autori studije u svom radu.

Ako se ovi rezultati potvrde, ovaj novi materijal mogao bi naći primenu u nizu oblasti – od alata za sečenje i abraziva do elektronike visokih performansi.

(Telegraf Nauka/Phys.org)