I ricercatori in Australia hanno scoperto che un tipo di diamante chiamato lonsdaleite può esistere indipendentemente dal diamante normale in un raro tipo di meteorite. La squadra, guidata da Andy Tomkins presso la Monash University, ha fatto la scoperta utilizzando la microscopia elettronica per identificare la forma più dura di diamante all'interno di antichi meteoriti. Il team comprende anche ricercatori della RMIT University e i loro risultati forniscono prove evidenti di come questa forma di diamante possa formarsi in natura e potenzialmente anche essere creata per applicazioni industriali.
Le ureiliti sono un raro tipo di meteorite che probabilmente ha avuto origine nel mantello di un antico pianeta nano che un tempo esisteva nel sistema solare interno. Gli scienziati ritengono che questo pianeta sia stato distrutto subito dopo la sua formazione da un colossale impatto di un asteroide. Le ureiliti contengono una grande abbondanza di diamanti e sono anche note per contenere una forma di diamante chiamata lonsdaleite, che potrebbe essere più dura del diamante normale.
I diamanti che si trovano nei gioielli e negli strumenti industriali comprendono atomi di carbonio disposti in una sorta di reticolo cubico. Nella lonsdaleite, invece, gli atomi di carbonio sono disposti in una sorta di reticolo esagonale. Il materiale prende il nome dal cristallografo britannico Kathleen Lonsdale – che è stata la prima donna eletta Fellow della Royal Society e una pioniera nell'uso dei raggi X per studiare i cristalli.
Materiale discreto
Sebbene possa essere sintetizzato ad alte pressioni, i ricercatori avevano pensato che la lonsdaleite potesse esistere in natura solo come difetto del diamante normale e non come materiale a sé stante. Per testare questa teoria, il team di Tomkins ha analizzato le strutture cristalline dei campioni di ureilite utilizzando la microscopia elettronica. Il loro scopo era mappare le distribuzioni relative di lonsdaleite, diamante e grafite che contenevano. Per la prima volta, i loro risultati hanno mostrato che i cristalli di lonsdaleite possono effettivamente esistere come materiale discreto, tipicamente sotto forma di grani di dimensioni micron, intervallati da vene di diamante e grafite.
Più duro del diamante?
Le osservazioni del team forniscono le prime prove evidenti di come queste tre diverse fasi del carbonio si siano formate nelle ureiliti. Sulla base dei loro risultati, Tomkins e colleghi suggeriscono che la lonsdaleite si sia probabilmente formata da grafite cristallina grossolana quando il materiale si è rapidamente raffreddato e decompresso, in seguito alla distruzione del pianeta nano che forma l'ureilite.
Questa reazione è stata resa possibile dalla presenza di un fluido supercritico (dove non esistono fasi liquide e gassose distinte), contenente una varietà di composti di carbonio, idrogeno, ossigeno e zolfo. Mentre questo processo continuava, i ricercatori suggeriscono che gran parte di questa lonsdaleite sarebbe stata convertita in diamante e poi di nuovo in grafite.
Il team di Tomkins traccia anche parallelismi tra questo processo e la deposizione di vapore chimico industriale, in cui i precursori vaporizzati reagiscono sulle superfici dei substrati solidi per produrre film sottili e solidi. Imitando questo processo in laboratorio, sperano che le loro intuizioni possano aprire la strada a nuove tecniche per la produzione di lonsdaleite, che potrebbero sostituire il normale diamante nelle applicazioni industriali che richiedono i materiali più duri disponibili.
La ricerca è descritta in Atti della National Academy of Sciences.
