Китайские учёные впервые создали редкий «гексагональный алмаз», который твёрже природного

Китайская группа физиков сообщила о создании чистых образцов гексагонального алмаза — минерала, известного также как лонсдейлит, — и проведении тестов, показавших, что он твёрже обычного алмаза.

Гексагональный алмаз отличается от привычного кубического алмаза структурой: атомы углерода расположены в виде шестиугольной решётки, наподобие сот, в то время как у кубического алмаза углерод формирует кубическую структуру. Кубический алмаз долгое время считался самым твёрдым природным материалом, и шкала твёрдости Мооса использует его как эталонный верхний предел.

Теоретические предположения о существовании гексагонального алмаза были выдвинуты ещё в 1962 году, а первые лабораторные образцы были получены в 1967 году. Минерал также обнаруживали в некоторых метеоритах, включая метеориты Канъон Диабло и Goalpara, однако чистые образцы встречаются крайне редко. Их отсутствие затрудняло исследование уникальных свойств минерала.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи сжали хорошо упорядоченный графит под давлением 20 гигапаскалей и при температурах от 1300 до 1900 °C в течение 10 часов. Полученные образцы диаметром около 1,5 мм позволили провести измерения твёрдости, упругости и устойчивости к окислению. Результаты показали, что гексагональный алмаз более твёрд и жёсток, чем кубический, и гораздо устойчивее к воздействию кислорода при высоких температурах, что делает его перспективным для промышленного использования, например, в бурении, резке и полировке.

Исследование, опубликованное 4 марта в журнале Nature, также подтверждает существование гексагонального алмаза как самостоятельного материала. По словам учёных, структурные и спектроскопические анализы вместе с молекулярно-динамическими моделями убедительно доказали идентичность полученного материала HD (hexagonal diamond).

Гексагональный алмаз может не только улучшить существующие технологии, зависящие от кубического алмаза, но и помочь в изучении происхождения метеоритов и истории формирования нашей Солнечной системы. По словам соавтора исследования, физика Чонг-Син Шан, материал обладает потенциалом для применения в резцах, материалах для отвода тепла и квантовых сенсорах.

Новые разработки открывают путь для производства больших чистых образцов HD, что позволит проводить масштабные научные исследования и внедрять гексагональный алмаз в промышленное производство, преодолевая ограничения, связанные с твёрдостью кубического алмаза.

Читайте также: