Создан самый редкий алмаз: китайские ученые совершили прорыв в материаловедении ( 1 фото )

Физики из Китая совершили значительное открытие в материаловедении, впервые получив кристаллы чистого гексагонального алмаза размером в миллиметр. Эта форма углерода считается самой редкой на нашей планете. Десятилетиями научное сообщество дискутировало о реальности существования и характеристиках этого неуловимого минерала, который ранее обнаруживали лишь в микроскопических объемах в местах падения метеоритов. Это порождало вопросы: является ли он самостоятельным веществом или всего лишь дефектной модификацией обычных алмазов.

Группа исследователей под руководством Чунсинь Шаня из Чжэнчжоуского университета применила технологию высоких давлений и температур (HPHT) для трансформации графита в гексагональный алмаз.

Ученые сжали графит между наковальнями из карбида вольфрама под колоссальным давлением в 20 гигапаскалей, что примерно в 200 тысяч раз выше атмосферного, и нагрели его почти до 2000 градусов по Цельсию. В отличие от привычных бриллиантов с кубической кристаллической решеткой, гексагональные алмазы, также известные как лонсдейлит, обладают шестигранной атомной структурой.

Считается, что благодаря более коротким и прочным связям между слоями углерода этот материал может быть тверже кубических алмазов. Теоретические расчеты предсказывали, что лонсдейлит может превосходить их по твердости до 50%. Кристаллы, выращенные китайской командой, достигли ширины около одного миллиметра, что впервые позволило детально исследовать их свойства. Для подтверждения чистоты материала были использованы методы рентгеновской дифракции и атомно-силовой микроскопии. Тесты подтвердили, что гексагональные алмазы демонстрируют большую жесткость и устойчивость к окислению по сравнению с традиционными.

Однако, к удивлению ученых, их твердость оказалась лишь незначительно выше, чем у обычных алмазов, что противоречит ранним теориям, обещавшим 50-процентное превосходство. Это говорит о том, что теоретические представления о пределах прочности углерода, возможно, требуют пересмотра. Как отметил профессор Шань, новый материал представляет огромный интерес благодаря своему потенциалу в различных сферах: от производства режущих инструментов и материалов для терморегуляции до создания квантовых сенсоров. Возможность стабильного получения чистых гексагональных алмазов открывает новые перспективы для промышленности.

Благодаря своей повышенной жесткости и термостойкости этот материал в будущем может заменить кубические алмазы в сложной механической обработке, бурении глубоких скважин и прецизионном производстве. Помимо промышленного применения, это достижение имеет большое значение для геологов, предоставляя важный «минералогический маркер». Понимание условий формирования таких алмазов в экстремальных условиях помогает ученым воссоздавать историю метеоритных ударов о Землю и другие планеты. Несмотря на скептицизм, сопровождавший подобные заявления в прошлом, создание китайской командой миллиметровых кристаллов с четкой структурой знаменует собой значительный шаг вперед в науке о материалах.

Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature.

Как вы думаете, в какой отрасли новый сверхтвердый материал найдет самое быстрое применение?

Материал взят: Тут