Исследователи из Австралии обнаружили, что тип алмаза, называемый лонсдейлитом, может существовать независимо от обычного алмаза в редком типе метеорита. Команда под руководством Энди Томкинс в Университете Монаша, сделал открытие, используя электронную микроскопию, чтобы идентифицировать более твердую форму алмаза в древних метеоритах. В команду также входят исследователи из Университета RMIT, и их результаты дают убедительные доказательства того, как эта форма алмаза может образовываться в природе и, возможно, даже быть создана для промышленных применений.
Урейлиты — это редкий тип метеорита, который, вероятно, возник в мантии древней карликовой планеты, которая когда-то существовала во внутренней части Солнечной системы. Ученые считают, что эта планета была уничтожена вскоре после своего образования колоссальным ударом астероида. Урейлиты содержат большое количество алмазов, а также известно, что они содержат форму алмаза, называемую лонсдейлитом, который может быть тверже обычного алмаза.
Алмазы, используемые в ювелирных изделиях и промышленных инструментах, состоят из атомов углерода, расположенных в форме кубической решетки. Однако в лонсдейлите атомы углерода расположены в виде гексагональной решетки. Материал назван в честь британского кристаллографа Кэтлин Лонсдейл - которая была первой женщиной, избранной членом Королевского общества, и пионером в использовании рентгеновских лучей для изучения кристаллов.
Дискретный материал
Хотя его можно синтезировать при высоких давлениях, исследователи считали, что лонсдейлит может существовать в природе только как дефект обычного алмаза, а не как самостоятельный материал. Чтобы проверить эту теорию, команда Томкинса проанализировала кристаллическую структуру образцов уреилита с помощью электронной микроскопии. Их цель состояла в том, чтобы нанести на карту относительное распределение лонсдейлита, алмаза и графита, которые они содержали. Их результаты впервые показали, что кристаллы лонсдейлита действительно могут существовать в виде дискретного материала — обычно в виде зерен микронного размера, перемежающихся прожилками алмаза и графита.
Тверже алмаза?
Наблюдения группы дают первые убедительные доказательства того, как эти три разные фазы углерода образовались в уреилитах. Основываясь на своих результатах, Томкинс и его коллеги предполагают, что лонсдейлит, вероятно, образовался из крупнокристаллического графита, когда материал быстро остыл и декомпрессировался после разрушения карликовой планеты, образующей урейлит.
Эта реакция стала возможной благодаря присутствию сверхкритического флюида (где не существует отдельных жидких и газовых фаз), содержащего различные соединения углерода, водорода, кислорода и серы. По мере того, как этот процесс продолжался, исследователи предполагают, что большая часть этого лонсдейлита могла превратиться в алмаз, а затем обратно в графит.
Команда Томкинса также проводит параллели между этим процессом и промышленным химическим осаждением из паровой фазы, когда испаряющиеся прекурсоры реагируют на поверхности твердых подложек с образованием тонких твердых пленок. Имитируя этот процесс в лаборатории, они надеются, что их идеи могут проложить путь к новым технологиям производства лонсдейлита, который сможет заменить обычный алмаз в промышленных применениях, требующих самых твердых доступных материалов.
Исследование описано в Труды Национальной академии наук.
