Группа ученых из двух китайских университетов разработала уникальный сверхпрочный «супералмаз», который значительно превосходит по твердости природные алмазы.
Исследователи отмечают, что их изобретение может найти применение в различных отраслях промышленности, где алмазы уже используются, например, при резке и полировке материалов. В отличие от обычных природных и синтетических алмазов, обладающих кубической кристаллической структурой, сверхтвердые алмазы (лонсдейлит) имеют гексагональную решетку.
Ранее такие алмазы встречались только в местах падения метеоритов, что делало их крайне редкими и небольшими по размеру. Однако ученые из Цзилиньского университета под руководством Лю Бинбина и Яо Мингуана, а также их коллега Чжу Шэнцай из Университета Сунь Ятсена в Шэньчжэне, обнаружили, что графит может переходить в так называемую «пост-графитную фазу».
Этот процесс приводит к образованию гексагонального алмаза при воздействии экстремального давления и высокой температуры.
Производство чистых гексагональных алмазов из графита
Первый сверхтвердый алмаз, лонсдейлит, был обнаружен в метеорите Каньон Диабло в Аризоне в 1967 году. Однако до сих пор ученым не удавалось воссоздать его в чистом виде в лабораторных условиях. Китайским исследователям удалось синтезировать практически чистый гексагональный алмаз высокой степени кристаллизации из графита, о чем сообщило издание South China Morning Post.
Согласно данным исследования, полученный искусственный алмаз обладает выдающимися физическими характеристиками: он на 40% тверже природного алмаза и демонстрирует лучшую термостойкость по сравнению с наноалмазами, размер которых не превышает 100 нанометров.
Авторы работы подчеркивают, что высокая твердость и термостойкость гексагонального алмаза делают его перспективным для промышленного применения. Кроме того, их исследования позволяют лучше понять процесс превращения графита в алмаз при высоких давлениях и температурах, что открывает новые возможности для производства этого уникального материала.
Предыдущие исследования
Это не первый случай синтеза гексагонального алмаза в лаборатории. В 2021 году группа американских ученых смогла создать образцы такого материала, достаточные для измерения его жесткости с помощью звуковых волн.
Соавтор того исследования, Трэвис Вольц из Ливерморской национальной лаборатории, отмечал, что лабораторно созданные гексагональные алмазы могут использоваться в различных промышленных сферах, особенно там, где требуются передовые материалы. Американские ученые также пришли к выводу, что гексагональные алмазы обладают большей твердостью по сравнению с кубическими, что делает их перспективными для использования в сверлах, резке и других областях, где традиционно применяются обычные алмазы.
Некоторые исследователи также предположили, что в будущем гексагональные алмазы могут использоваться даже в ювелирной отрасли, например, в производстве обручальных колец, благодаря их уникальным свойствам.
Кроме того, китайские ученые ранее добились значительных успехов в области исследований алмазных материалов. Так, в прошлом году специалисты из нескольких научных учреждений, включая Чжэнчжоуский университет, Академию наук провинции Хэнань, Нинбоский университет и Цзилиньский университет, разработали алмазы, способные проводить электричество — свойство, которым природные алмазы не обладают. Это открытие также может привести к появлению новых технологий и материалов в различных отраслях промышленности.
