Ausztrál kutatók felfedezték, hogy a lonsdaleite nevű gyémánt a normál gyémánttól függetlenül is létezhet egy ritka típusú meteoritban. A csapat vezetésével Andy Tomkins A Monash Egyetemen elektronmikroszkóppal fedezték fel a gyémánt keményebb formáját az ősi meteoritokban. A csapatban az RMIT Egyetem kutatói is részt vesznek, és eredményeik erős bizonyítékot szolgáltatnak arra vonatkozóan, hogy a gyémántnak ez a formája hogyan alakulhat ki a természetben, és akár ipari alkalmazásokhoz is létrehozható.
Az ureilitek egy ritka típusú meteorit, amely valószínűleg egy ősi törpebolygó köpenyéből származik, amely valaha a belső Naprendszerben létezett. A tudósok úgy vélik, hogy ez a bolygó nem sokkal kialakulása után egy hatalmas aszteroida becsapódás következtében elpusztult. Az ureilitek nagy mennyiségű gyémántot tartalmaznak, és arról is ismert, hogy a lonsdaleite nevű gyémántot tartalmazzák – amely keményebb lehet, mint a normál gyémánt.
Az ékszerekben és ipari szerszámokban található gyémántok szénatomokat tartalmaznak, amelyek egyfajta köbös rácsban vannak elrendezve. A lonsdaleitben azonban a szénatomok egyfajta hatszögletű rácsban helyezkednek el. Az anyagot a brit krisztallográfusról nevezték el Kathleen Lonsdale – aki az első nő volt, akit a Royal Society tagjává választottak, és úttörő volt a röntgensugárzás kristályok tanulmányozására történő alkalmazásában.
Diszkrét anyag
Bár nagy nyomáson is szintetizálható, a kutatók úgy gondolták, hogy a lonsdaleit a természetben csak a szabályos gyémánt hibájaként létezhet, nem pedig önálló anyagként. Ennek az elméletnek a tesztelésére Tomkins csapata elektronmikroszkóppal elemezte az ureilit minták kristályszerkezetét. Céljuk az volt, hogy feltérképezzék a bennük található lonsdaleit, gyémánt és grafit relatív eloszlását. Eredményeik először mutatták ki, hogy a lonsdaleit kristályok valóban létezhetnek különálló anyagként – jellemzően mikron méretű szemcsék formájában, amelyeket gyémánt és grafit erekkel tarkítanak.
Keményebb, mint a gyémánt?
A csapat megfigyelései szolgáltatják az első erős bizonyítékot arra vonatkozóan, hogy a szén e három különböző fázisa hogyan alakult ki az ureilitekben. Eredményeik alapján Tomkins és munkatársai azt sugallják, hogy a lonsdaleit valószínűleg durva kristályos grafitból alakult ki, amikor az anyag gyorsan lehűlt és dekompressziós állapotba került, az ureilit-képző törpebolygó pusztulását követően.
Ezt a reakciót egy szuperkritikus folyadék jelenléte tette lehetővé (ahol nem léteznek különálló folyadék- és gázfázisok), amely számos szén-, hidrogén-, oxigén- és kénvegyületet tartalmaz. Ahogy ez a folyamat folytatódott, a kutatók azt sugallják, hogy ennek a lonsdaleitnek nagy része gyémánttá, majd vissza grafittá alakult volna.
Tomkins csapata párhuzamot von e folyamat és az ipari kémiai gőzleválasztás között is – ahol az elpárologtatott prekurzorok reakcióba lépnek a szilárd anyagok felületén, és vékony, szilárd filmeket képeznek. Ezt a folyamatot a laboratóriumban utánozva azt remélik, hogy meglátásaik megnyithatják az utat a lonsdaleit előállításának új technikái előtt – amelyek helyettesíthetik a szokásos gyémántokat az olyan ipari alkalmazásokban, amelyek a rendelkezésre álló legkeményebb anyagokat igénylik.
A kutatás leírása a Proceedings of the National Academy of Sciences.
