Алмаз из космоса: учёные создали материал, который может быть твёрже всех известных

Учёные впервые создали крупный метеоритный алмаз, также известный как лонсдейлит или гексагональный алмаз — материал, который, как предполагается, может быть твёрже обычных алмазов, встречающихся на Земле.

Используя метод высоких давления и температуры, исследователи получили крошечные диски этого сверхтвёрдого алмаза, который в будущем может заменить обычные алмазы в буровых инструментах, электронике и других технологиях. Работа была опубликована  в журнале Nature.

Алмазы считаются самым твёрдым природным веществом. Каждый атом углерода в их молекулярной решётке образует четыре равные связи с соседними атомами, создавая бесконечный ряд идеальных тетраэдров. При боковом рассмотрении структура алмаза содержит три повторяющихся слоя углерода (обозначенных A, B и C), что даёт кристаллу кубическую решётку с гранецентрированным типом.

В 1960-х годах учёные предположили существование слегка отличной структуры алмаза. Малые примеси такого вида были обнаружены в метеорите Каньон-Дьябло, который упал в пустыне Аризоны около 50 000 лет назад. В отличие от кубического алмаза, гексагональная форма содержит два различных длины связей углерода и только два повторяющихся слоя (A и B), что, как предполагают учёные, увеличивает твёрдость материала на 58 %.

Создание достаточно больших образцов гексагонального алмаза долгое время оставалось проблемой. Присутствие примесей — графита, кубического алмаза и аморфного углерода — вызывало сомнения в его существовании. Вдохновившись метеоритом Каньон-Дьябло, Вэнге Янг и коллеги из Центра науки и технологий высокого давления в Пекине воссоздали условия удара метеорита в лаборатории. Они сжимали очищенный графит между двумя алмазными плитами и нагревали лазером до 1400 °C, чтобы слои углерода сдвинулись и образовали характерную «гексагональную решётку».

После снятия давления команда проверила кристалл с помощью электронной микроскопии и рентгеновской кристаллографии, подтвердив наличие AB-слоёв и гексагональной структуры. Хотя диски оставались частично примесными, материал показал твёрдость не ниже обычного алмаза. Учёные надеются, что в будущем удастся получить чистые крупные кристаллы для изучения всех физических и механических свойств нового сверхтвёрдого материала.