Исследователи из Китая впервые получили чистые образцы гексагонального алмаза, известного также как лонсдейлит. Этот редкий минерал встречается в метеоритах, образовавшихся при разрушении карликовых планет, но до сих пор ученые не могли выделить его в чистом виде. Новая работа, опубликованная в журнале Nature, демонстрирует, что синтетический материал превосходит обычный алмаз по твёрдости и устойчивости к окислению.
Природный алмаз, или кубический алмаз, традиционно считается самым твёрдым материалом на Земле. Его прочность обусловлена упорядоченной кубической структурой, в которой атомы углерода расположены строго по трём осям. Гексагональный алмаз отличается иной архитектурой: его атомы выстраиваются в шестиугольные ячейки, напоминающие пчелиные соты.
Теоретически существование такой формы алмаза предсказали еще в 1962 году сотрудники Питтсбургского угольного исследовательского центра. Первые лабораторные образцы лонсдейлита были получены в 1967-м, но они всегда содержали примеси кубического алмаза, графита и других минералов. Это делало невозможным точное измерение свойств чистого вещества.
Авторы нового исследования нашли способ решить эту проблему. Они подвергли высокоупорядоченный графит сжатию в 20 гигапаскалей — примерно в 200 тысяч раз выше нормального атмосферного давления. Эксперимент длился десять часов при температурах от 1300 до 1900 градусов Цельсия. В результате удалось получить чистые образцы гексагонального алмаза диаметром около полутора миллиметров — достаточно крупные для полноценного тестирования.
Анализ подтвердил, что лонсдейлит не только твёрже, но и жёстче кубического алмаза. Кроме того, он значительно устойчивее к окислению: его поверхность не вступает в реакцию с кислородом при высоких температурах. Это свойство особенно важно для применения в буровом инструменте и других высокотемпературных процессах.
Авторы работы подчеркивают, что их метод позволяет получать гексагональный алмаз в объёмных количествах. Это открывает путь к промышленному использованию материала, который до сих пор оставался лабораторной диковинкой. Потенциальные области применения включают режущие и буровые инструменты, абразивные покрытия, а также системы отвода тепла в электронике.
Дополнительную ценность исследование имеет для астрофизики. Присутствие лонсдейлита в метеоритах может рассказать об условиях их формирования и происхождении, проливая свет на ранние этапы эволюции Солнечной системы.
Китайские ученые не только подтвердили реальное существование материала, но и показали, как его можно получать в промышленных масштабах. Гексагональный алмаз готов занять место самого твердого материала, доступного человеку.
Источник: Live Science
Изображение: DANIEL SLIM
