«Хайтек» решил разобраться, есть ли на Земле материал, который будет тверже алмаза, и можно ли его создать.
Бриллианты ценятся за свою твердость. В ювелирных изделиях они могут служить поколениям, и им не страшны царапины при повседневном ношении. В качестве лезвий или сверл они проникают практически во все, не разрушаясь. В виде порошка алмазы полируют драгоценные камни, металлы и другие материалы. Есть ли что-нибудь тверже алмаза? Оказывается, найти ответ не так уж просто.
По словам Ричарда Кейнера, химика по материалам Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, для большинства практических целей по прежнему используют алмаз как самый твердый материал. Существуют способы создания алмазов, которые тверже обычных драгоценных камней. Есть и другие материалы, которые теоретически могут быть тверже алмаза, но они не существуют в такой форме, которую можно использовать повсеместно.
В лаборатории ученые-материаловеды измеряют твердость, используя тест на твердость по Виккерсу. Он определяет ее на основе силы, необходимой для вдавливания материала заостренным наконечником (представьте, что втыкаете карандаш в резиновый ластик).
Главный претендент на материал тверже алмаза — лонсдейлит. Как и алмаз, лонсдейлит состоит из атомов углерода, но они собраны в гексагональную кристаллическую структуру, а не кубическую. До недавнего времени его находили в крошечных количествах, в основном внутри метеоритов. Было неясно, считать ли его отдельным материалом или это просто дефект стандартной кристаллической структуры алмаза.
Недавно группа ученых обнаружила в метеоритах кристаллы лонсдейлита микронного размера — все еще крошечные, но гораздо большие кристаллы, чем предыдущие находки. Другие ученые сообщали о создании лонсдейлита в лаборатории, хотя кристаллы существовали лишь долю секунды. В ближайшее время он не заменит алмаз для таких применений, как резка, сверление или полировка, хотя и интригует ученых.
Меняя наноструктуру алмаза, можно также получить материал, который тверже обычного алмаза. Если он будет состоять из множества крошечных кристаллов алмаза, то будет тверже, чем монокристаллический алмаз ювелирного качества. Все из-за того, что наноразмерные зерна блокируются, а не проходят мимо друг друга. Твердость таких «нанодвойников» алмазов, в которых зерна образуют зеркальное отображение друг друга, будет в два раза больше, чем у обычных.
Однако, в конце концов, большинство ученых исследуют сверхтвердые материалы не только для того, чтобы установить рекорды, — они пытаются создать что-то полезное.
Читать далее:
Странную утечку газа нашли в Балтийском море: она поставила ученых в тупик
Посмотрите, как по-разному нашего соседа видят «Хаббл» и «Уэбб»
Мужчина отравился очень популярными грибами: он приготовил их не до конца
Обложка: алмаз из Венесуэлы. Автор: Géry Parent, wikipedia commons