Για να παραφράσω ένα διάσημο τραγούδι, "Τα διαμάντια είναι ο καλύτερος φίλος της βιομηχανίας". Το κυβικό διαμάντι είναι το πιο σκληρό ορυκτό στη Γη και χρησιμοποιείται σε όλα, από εργαλεία κοπής ακριβείας μέχρι ημιαγωγούς υψηλής απόδοσης, καθώς και ακριβά κοσμήματα. Υπάρχει όμως μια σπάνια και ενδεχομένως πιο σκληρή μορφή που ονομάζεται εξαγωνικό διαμάντι (HD), το οποίο αποτελεί εδώ και καιρό αντικείμενο θεωριών και συζήτησης για την πραγματική του ύπαρξη. Αλλά τώρα ερευνητές από την Κίνα ισχυρίζονται ότι δημιούργησαν αυτή την αόριστη μορφή άνθρακα στο εργαστήριο.
Κατασκευή ενός νέου είδους διαμαντιού
Το εξαγωνικό διαμάντι (επίσης γνωστό ως λονσδαλεΐτης) βρίσκεται συνήθως σε σημεία πρόσκρουσης μετεωριτών. Αλλά επειδή οι ποσότητες είναι τόσο μικρές και αναμεμειγμένες με ορυκτά, ορισμένοι επιστήμονες αμφέβαλλαν αν ήταν ένα ξεχωριστό υλικό. Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature, οι ερευνητές περιγράφουν πώς έφτιαξαν ένα ογκώδες κομμάτι καθαρού HD χρησιμοποιώντας ακραία πίεση και θερμότητα.
Το αρχικό τους υλικό ήταν γραφίτης υψηλής προσανατολισμού, ο οποίος είναι μια μορφή γραφίτη υψηλής τάξης παρόμοια με τον άνθρακα που βρίσκεται στα μολύβια. Το τοποθέτησαν ανάμεσα σε άκμονες κατασκευασμένους από καρβίδιο του βολφραμίου και εφάρμοσαν πίεση 20 γιγαπασκάλ (περίπου 200.000 φορές την πίεση της ατμόσφαιράς μας) σε θερμοκρασίες μεταξύ 1.300–1.900 °C. Το υλικό συμπιέστηκε κατά μήκος του άξονα c του, πράγμα που σημαίνει ότι η πίεση προερχόταν από την κορυφή των στοιβαγμένων στρωμάτων άνθρακα, όχι από τις πλευρές. Το αποτέλεσμα, λέει η ομάδα, ήταν ένα κομμάτι καθαρού HD μεγέθους χιλιοστού.
Για να επιβεβαιώσουν ότι πραγματικά είχαν συνθέσει HD, η ομάδα χρησιμοποίησε περίθλαση ακτίνων Χ. Αυτή η τεχνική αντανακλά τις ακτίνες Χ από τα άτομα για να χαρτογραφήσει τις θέσεις τους και απέδειξε ότι το δείγμα ήταν δομικά καθαρό. Χρησιμοποίησαν επίσης ηλεκτρονική μικροσκοπία ατομικής ανάλυσης για να δουν καθαρά τα μοναδικά εξαγωνικά μοτίβα στοίβαξης των ατόμων άνθρακα.
Σκληρότερο από τα φυσικά διαμάντια
Οι επιστήμονες εξέτασαν επίσης τις μηχανικές ιδιότητες του HD τους με τη δοκιμή σκληρότητας Vickers. Πίεσαν μια άκρη διαμαντιού στο δείγμα για να αξιολογήσουν πόσο αντιστάθηκε στο ξύσιμο ή το βαθούλωμα. Αυτό έδειξε ότι είχε σκληρότητα περίπου 114 γιγαπασκάλ. Πολλά φυσικά διαμάντια έχουν συνήθως βάρος 110 γιγαπασκάλ, που σημαίνει ότι η ομάδα μπορεί να δημιούργησε μια ουσία ελαφρώς σκληρότερη από τα φυσικά διαμάντια.
«Αυτά τα ευρήματα επιλύουν τη μακροχρόνια διαμάχη σχετικά με την ύπαρξη του HD ως διακριτής φάσης άνθρακα και παρέχουν νέες γνώσεις σχετικά με τη μετάβαση φάσης από γραφίτη σε διαμάντι, ανοίγοντας το δρόμο για μελλοντική έρευνα και πρακτική χρήση του HD σε προηγμένες τεχνολογικές εφαρμογές», σχολίασαν οι συγγραφείς της μελέτης στην εργασία τους.
Εάν η εργασία ευδοκιμήσει, αυτό το νέο υλικό θα μπορούσε να βρει χρήση σε μια σειρά εφαρμογών, από εργαλεία κοπής και λειαντικά έως ηλεκτρονικά υψηλής απόδοσης.
www.worldenergynews.gr
