Ερευνητές στην Αυστραλία ανακάλυψαν ότι ένας τύπος διαμαντιού που ονομάζεται lonsdaleite μπορεί να υπάρχει ανεξάρτητα από το κανονικό διαμάντι σε έναν σπάνιο τύπο μετεωρίτη. Η ομάδα, με επικεφαλής τον Άντι Τόμκινς στο Πανεπιστήμιο Monash, έκανε την ανακάλυψη χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία για να αναγνωρίσει τη σκληρότερη μορφή διαμαντιού μέσα στους αρχαίους μετεωρίτες. Η ομάδα περιλαμβάνει επίσης ερευνητές στο Πανεπιστήμιο RMIT και τα αποτελέσματά τους παρέχουν ισχυρές αποδείξεις για το πώς αυτή η μορφή διαμαντιού μπορεί να σχηματιστεί στη φύση και ενδεχομένως να δημιουργηθεί ακόμη και για βιομηχανικές εφαρμογές.
Οι Ουρειλίτες είναι ένας σπάνιος τύπος μετεωρίτη που πιθανώς προήλθε από τον μανδύα ενός αρχαίου νάνου πλανήτη που κάποτε υπήρχε στο εσωτερικό ηλιακό σύστημα. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτός ο πλανήτης καταστράφηκε αμέσως μετά τον σχηματισμό του από μια κολοσσιαία πρόσκρουση αστεροειδούς. Οι ουρειλίτες περιέχουν μεγάλη αφθονία διαμαντιών και είναι επίσης γνωστό ότι περιέχουν μια μορφή διαμαντιού που ονομάζεται lonsdaleite - το οποίο θα μπορούσε να είναι πιο σκληρό από το κανονικό διαμάντι.
Τα διαμάντια που βρίσκονται σε κοσμήματα και βιομηχανικά εργαλεία περιλαμβάνουν άτομα άνθρακα που είναι διατεταγμένα σε έναν τύπο κυβικού πλέγματος. Στο lonsdaleite, ωστόσο, τα άτομα άνθρακα είναι διατεταγμένα σε έναν τύπο εξαγωνικού πλέγματος. Το υλικό πήρε το όνομά του από τον Βρετανό κρυσταλλογράφο Kathleen Lonsdale – η οποία ήταν η πρώτη γυναίκα που εξελέγη ως Μέλος της Βασιλικής Εταιρείας και πρωτοπόρος στη χρήση ακτίνων Χ για τη μελέτη κρυστάλλων.
Διακριτό υλικό
Αν και μπορεί να συντεθεί σε υψηλές πιέσεις, οι ερευνητές είχαν σκεφτεί ότι ο λονσδαλεΐτης μπορεί να υπάρχει στη φύση μόνο ως ελάττωμα του κανονικού διαμαντιού και όχι ως υλικό από μόνο του. Για να ελέγξει αυτή τη θεωρία, η ομάδα του Tomkins ανέλυσε τις κρυσταλλικές δομές των δειγμάτων ουρειλίτη χρησιμοποιώντας ηλεκτρονική μικροσκοπία. Ο στόχος τους ήταν να χαρτογραφήσουν τις σχετικές κατανομές του lonsdaleite, του διαμαντιού και του γραφίτη που περιείχαν. Για πρώτη φορά, τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι οι κρύσταλλοι λονσδαλεΐτη μπορούν πράγματι να υπάρχουν ως ένα διακριτό υλικό - συνήθως με τη μορφή κόκκων μεγέθους μικρού, διάσπαρτων με φλέβες διαμαντιού και γραφίτη.
Πιο σκληρό από το διαμάντι;
Οι παρατηρήσεις της ομάδας παρέχουν τα πρώτα ισχυρά στοιχεία για το πώς αυτές οι τρεις διαφορετικές φάσεις άνθρακα σχηματίστηκαν στους ουρειλίτες. Με βάση τα αποτελέσματά τους, ο Tomkins και οι συνεργάτες του προτείνουν ότι ο λονσδαλεΐτης πιθανότατα σχηματίστηκε από χονδρό κρυσταλλικό γραφίτη καθώς το υλικό ψύχθηκε και αποσυμπιέστηκε γρήγορα, μετά την καταστροφή του νάνου πλανήτη που σχηματίζει ουρειλίτη.
Αυτή η αντίδραση κατέστη δυνατή από την παρουσία ενός υπερκρίσιμου ρευστού (όπου δεν υπάρχουν διακριτές υγρές και αέριες φάσεις), που περιέχει μια ποικιλία από ενώσεις άνθρακα, υδρογόνου, οξυγόνου και θείου. Καθώς αυτή η διαδικασία συνεχιζόταν, οι ερευνητές προτείνουν ότι μεγάλο μέρος αυτού του lonsdaleite θα είχε μετατραπεί σε διαμάντι και στη συνέχεια σε γραφίτη.
Η ομάδα του Tomkins κάνει επίσης παραλληλισμούς μεταξύ αυτής της διαδικασίας και της βιομηχανικής χημικής εναπόθεσης ατμών – όπου οι ατμοποιημένες πρόδρομες ουσίες αντιδρούν στις επιφάνειες στερεών υποστρωμάτων για να παράγουν λεπτές, στερεές μεμβράνες. Μιμούμενοι αυτή τη διαδικασία στο εργαστήριο, ελπίζουν ότι οι γνώσεις τους θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για νέες τεχνικές για την κατασκευή lonsdaleite – οι οποίες θα μπορούσαν να αντικαταστήσουν το κανονικό διαμάντι σε βιομηχανικές εφαρμογές που απαιτούν τα πιο σκληρά διαθέσιμα υλικά.
Η έρευνα περιγράφεται στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών.
