Shkencëtarët kinezë krijojnë material më të fortë se diamanti

Kur karboni ekspozohet ndaj nxehtësisë dhe presionit ekstrem brenda Tokës, ai mund të kristalizohet në diamante; minerali natyror më i vështirë (ndonëse jo domosdoshmërisht më i fortë) në planet. Në diamant, çdo atom karboni është i lidhur me katër atome të tjera të karbonit në një rregullim tetraedral, por në rrethanat e duhura, karboni mund të rregullohet në mënyrë gjashtëkëndore, duke formuar një material më të fortë të njohur si lonsdaleite.

Ne e dimë ekzistencën e lonsdaleitit falë ndikimit të meteorit që e formoi atë.

Në 1891, ndërsa ekzaminonin një meteorit në Diablo Canyon, Arizona, shkencëtarët raportuan se kishin gjetur “grimca të ngurta”. Më vonë, në vitin 1939, u konfirmua se këto grimca të forta ishin një përzierje diamanti, grafiti dhe një substancë e re që nuk ishte parë kurrë më parë, e cila tani quhet lonsdaleite sipas kristalografisë profesoreshë Kathleen Lonsdale.

Fillimisht, shkencëtarët prisnin që materiali i pazakontë të ishte një diamant me një strukturë gjashtëkëndore, jo diamantet klasike kubike me të cilët jemi mësuar. Megjithatë, duke studiuar mostrat nga meteoritët në vitin 2022, ekipi zbuloi se ata përbëheshin nga diamante gjashtëkëndore dhe kubike të nanostrukturuar me rritje të ngjashme me grafenin midis tyre. Mostra ishte teknikisht diafite, ku dy minerale rriten njëkohësisht, duke rezultuar në një strukturë kristalore më pak të renditur plot me “gabime” të grumbullimit.

Përveçse është mjaft e pabesueshme që meteoritët mund të godasin me një forcë të tillë që të krijojnë diamante gjashtëkëndore, kjo u ka hapur mundësi shkencëtarëve për t’i sintetizuar ato.

“Me vetitë mekanike potencialisht superiore dhe një strukturë intriguese, lonsdaleite ka marrë gjithashtu një interes intensiv kërkimor në shkencën e materialeve.” “Llogaritjet teorike sugjerojnë se HD [diamanti gjashtëkëndor] mund të tejkalojë edhe diamantin kub (CD), materiali më i fortë dhe më pak i ngjeshshëm i njohur në natyrë sot,” shpjegon ekipi i ri në punimin e tyre.

Duke përdorur teknikat e ngjeshjes së goditjes për të imituar prodhimin natyral të këtyre “superdiamanteve”, studiuesit kanë arritur t’i prodhojnë ato në të kaluarën. Megjithatë, në proces ata përfunduan me shumë grafit dhe diamante. Në punën e re, ekipi përdori presionin dhe temperaturën për të prodhuar lonsdaleite, duke optimizuar kushtet e prodhimit.

“Llogaritjet teorike sugjerojnë se energjia totale e CD-së është pak më e ulët se ajo e HD dhe se, duke filluar nga një pararendës grafiti, pengesa e energjisë për kalimin e drejtpërdrejtë të grafitit në CD është pak më e ulët se ajo për transformimin e grafitit në HD, dhe për këtë arsye CD është zakonisht produkti dominues,” shpjegoi ekipi në studimin e tyre.

“Për të kapërcyer faktorë të tillë të pafavorshëm për rritjen e HD, ne sintetizuam HD nga grafiti nëpërmjet fazave të ndërmjetme pas grafitit, në të cilat lidhja e ndërshtresave mund të bllokojë grumbullimin afër AB në grafit të kompresuar dhe të parandalojë rrëshqitjen e mëtejshme të shtresës gjatë stimulimit në temperaturë të lartë, duke favorizuar formimin e HD.” “Eksperimentet dhe simulimet tona tregojnë se, përveç formimit të një faze post-grafiti, prania e një gradienti të temperaturës është gjithashtu kritike për sintezën HD,” thuhet në të.

Përveç hapjes së mundshme të rrugës për superpërcjellës të rinj dhe aftësisë për të përballuar rreth 58 për qind më shumë stres sesa diamantet, prodhimi i materialit në një laborator mund të na tregojë për formimin e lonsdaleitit natyror.

“Për shembull, lonsdaleite natyrale gjendet rrallë në Tokë, sepse brendësia planetare rrallë mund të sigurojë kushte të përshtatshme […].” “Më e rëndësishmja, stabiliteti i shkëlqyer termik dhe fortësia ultra e lartë e HD sugjerojnë potencialin e tij të madh për aplikime industriale, duke ofruar mundësi për këtë material të jashtëzakonshëm,” thuhet në studim, raporton IFLScience .