Naukowcy z Australii odkryli, że rodzaj diamentu zwany lonsdaleitem może istnieć niezależnie od zwykłego diamentu w rzadkim typie meteorytu. Zespół, kierowany przez Andy'ego Tomkinsa na Uniwersytecie Monash dokonał odkrycia za pomocą mikroskopii elektronowej, aby zidentyfikować twardszą formę diamentu w starożytnych meteorytach. W skład zespołu wchodzą również naukowcy z Uniwersytetu RMIT, a ich wyniki dostarczają mocnych dowodów na to, w jaki sposób ta forma diamentu może powstawać w przyrodzie, a potencjalnie może nawet zostać stworzona do zastosowań przemysłowych.
Ureility to rzadki rodzaj meteorytu, który prawdopodobnie powstał w płaszczu starożytnej planety karłowatej, która kiedyś istniała w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Naukowcy uważają, że planeta ta została zniszczona wkrótce po jej utworzeniu przez kolosalne uderzenie asteroidy. Ureility zawierają ogromną ilość diamentów, a także wiadomo, że zawierają formę diamentu zwaną lonsdaleitem – który może być twardszy niż zwykły diament.
Diamenty znalezione w biżuterii i narzędziach przemysłowych zawierają atomy węgla ułożone w rodzaj sześciennej sieci. Jednak w lonsdaleicie atomy węgla są ułożone w rodzaj sześciokątnej sieci. Materiał nosi imię brytyjskiego krystalografa Kathleen Lonsdale – która była pierwszą kobietą wybraną na członka Towarzystwa Królewskiego i pionierką w wykorzystaniu promieni rentgenowskich do badania kryształów.
Dyskretny materiał
Chociaż można go syntetyzować pod wysokim ciśnieniem, naukowcy sądzili, że lonsdaleit może istnieć w naturze tylko jako defekt zwykłego diamentu, a nie jako materiał sam w sobie. Aby przetestować tę teorię, zespół Tomkinsa przeanalizował struktury krystaliczne próbek ureilitu za pomocą mikroskopii elektronowej. Ich celem było zmapowanie względnych rozmieszczeń zawartych w nich lonsdaleitu, diamentu i grafitu. Po raz pierwszy ich wyniki pokazały, że kryształy lonsdaleitu rzeczywiście mogą istnieć jako dyskretny materiał – zazwyczaj w postaci ziaren wielkości mikrona, przeplatanych żyłkami diamentu i grafitu.
Twardsze niż diament?
Obserwacje zespołu dostarczają pierwszych mocnych dowodów na to, jak te trzy różne fazy węgla utworzyły się w ureilitach. Na podstawie ich wyników Tomkins i współpracownicy sugerują, że lonsdaleit prawdopodobnie uformował się z gruboziarnistego grafitu krystalicznego, gdy materiał szybko schładzał się i dekompresował, po zniszczeniu planety karłowatej tworzącej ureilit.
Reakcja ta była możliwa dzięki obecności płynu nadkrytycznego (w którym nie istnieją odrębne fazy ciekłej i gazowej), zawierającego różne związki węgla, wodoru, tlenu i siarki. W miarę postępu tego procesu naukowcy sugerują, że większość tego lonsdaleitu zostałaby przekształcona w diament, a następnie z powrotem w grafit.
Zespół Tomkinsa kreśli również podobieństwa między tym procesem a przemysłowym chemicznym osadzaniem z fazy gazowej – gdzie odparowywane prekursory reagują na powierzchniach stałych podłoży, tworząc cienkie, solidne filmy. Naśladując ten proces w laboratorium, mają nadzieję, że ich spostrzeżenia mogą utorować drogę nowym technikom produkcji lonsdaleitu – które mogłyby zastąpić zwykły diament w zastosowaniach przemysłowych, które wymagają najtwardszych dostępnych materiałów.
Badania opisano w Proceedings of the National Academy of Sciences.
