Forskere i Australia har oppdaget at en type diamant kalt lonsdaleite kan eksistere uavhengig av normal diamant i en sjelden type meteoritt. Teamet, ledet av Andy Tomkins ved Monash University, gjorde oppdagelsen ved å bruke elektronmikroskopi for å identifisere den hardere formen for diamant i eldgamle meteoritter. Teamet inkluderer også forskere ved RMIT University og resultatene deres gir sterke bevis for hvordan denne formen for diamant kan dannes i naturen, og potensielt til og med skapes for industrielle applikasjoner.
Ureilitter er en sjelden type meteoritt som sannsynligvis har sin opprinnelse i mantelen til en eldgammel dvergplanet som en gang eksisterte i det indre solsystemet. Forskere tror at denne planeten ble ødelagt kort tid etter at den ble dannet av et kolossalt asteroidenedslag. Ureilitter inneholder en stor overflod av diamanter, og er også kjent for å inneholde en form for diamant kalt lonsdaleite - som kan være hardere enn vanlig diamant.
Diamantene som finnes i smykker og industrielle verktøy består av karbonatomer som er ordnet i en type kubisk gitter. I lonsdaleitt er imidlertid karbonatomene i ordnet i en type sekskantet gitter. Materialet er oppkalt etter den britiske krystallografen Kathleen Lonsdale – som var den første kvinnen som ble valgt som stipendiat i Royal Society og en pioner i bruken av røntgenstråler for å studere krystaller.
Diskret materiale
Selv om det kan syntetiseres ved høyt trykk, hadde forskere trodd at lonsdaleitt bare kan eksistere i naturen som en defekt av vanlig diamant, og ikke som et materiale i seg selv. For å teste denne teorien analyserte Tomkins team krystallstrukturene til ureilitprøver ved hjelp av elektronmikroskopi. Målet deres var å kartlegge de relative fordelingene av lonsdaleitt, diamant og grafitt de inneholdt. For første gang viste resultatene deres at lonsdaleittkrystaller faktisk kan eksistere som et diskret materiale - typisk i form av mikronstore korn, ispedd årer av diamant og grafitt.
Hardere enn diamant?
Teamets observasjoner gir det første sterke beviset for hvordan disse tre forskjellige fasene av karbon ble dannet i ureiliter. Basert på resultatene deres antyder Tomkins og kollegene at lonsdaleitt sannsynligvis ble dannet av grov krystallinsk grafitt da materialet raskt ble avkjølt og dekomprimert, etter ødeleggelsen av den ureilitdannende dvergplaneten.
Denne reaksjonen ble muliggjort av tilstedeværelsen av en superkritisk væske (der distinkte væske- og gassfaser ikke eksisterer), inneholdende en rekke forbindelser av karbon, hydrogen, oksygen og svovel. Etter hvert som denne prosessen fortsatte, antyder forskerne at mye av denne lonsdaleitten ville blitt omdannet til diamant, og deretter tilbake til grafitt.
Tomkins team trekker også paralleller mellom denne prosessen og industriell kjemisk dampavsetning - der fordampede forløpere reagerer på overflatene til faste underlag for å produsere tynne, solide filmer. Ved å etterligne denne prosessen i laboratoriet, håper de at deres innsikt kan bane vei for nye teknikker for produksjon av lonsdaleite - som kan erstatte vanlig diamant i industrielle applikasjoner som krever de hardeste materialene som er tilgjengelige.
Forskningen er beskrevet i Proceedings of National Academy of Sciences.
