Ученые из Китая впервые синтезировали чистый образец гексагонального алмаза — редкой формы углерода, которую десятилетиями находили в метеоритных кратерах, но не могли выделить в чистом виде. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Что такое гексагональный алмаз?
Это особая форма углерода, которую также называют лонсдейлитом. В обычном алмазе атомы упакованы в кубическую решетку. В гексагональном — в шестиугольную (гексагональную) структуру.
Раньше его находили только в местах падения метеоритов, но кристаллы были микроскопическими и всегда смешанными с другими минералами. Из-за этого многие ученые сомневались: существует ли лонсдейлит как отдельный минерал или это просто дефекты обычного алмаза?
Как его получили?
Китайские исследователи использовали высокоориентированный графит — очень упорядоченную форму того же материала, что в грифеле карандаша.
Образец поместили между наковальнями из карбида вольфрама и создали экстремальные условия:
- Давление — 20 ГПа (в 200 тысяч раз выше атмосферного).
- Температура — от 1300 до 1900°C.
Ключевым моментом стало направление сжатия: давили сверху на слои углерода, а не сбоку. Это заставило слоистую структуру графита перестроиться в гексагональную алмазную решетку. В результате вырос кристалл размером в миллиметр.
Как проверили?
Структуру подтвердили двумя независимыми методами:
- Рентгеновская дифракция — показала характерную кристаллическую решетку.
- Электронная микроскопия — позволила увидеть атомы, уложенные в шестиугольники.
Затем измерили твердость по методу Виккерса. Результат: около 114 ГПа. У природных алмазов — примерно 110 ГПа. Разница небольшая, но она доказывает, что лонсдейлит как минимум не уступает обычному алмазу, а возможно, и превосходит его по твердости.
Что это значит?
Спор о существовании гексагонального алмаза закрыт. Ученые теперь могут изучать его свойства в чистом виде и искать практическое применение — например, для создания сверхтвердых материалов.