Дослідники з Австралії виявили, що тип алмазу під назвою лонсдейліт може існувати незалежно від звичайного алмазу в рідкісному типі метеорита. Колектив, очолюваний в Енді Томкінс в Університеті Монаш зробив відкриття за допомогою електронної мікроскопії, щоб ідентифікувати більш тверду форму алмазу в древніх метеоритах. До команди також входять дослідники з Університету RMIT, і їхні результати є переконливими доказами того, як ця форма алмазу може утворюватися в природі та, можливо, навіть створюватися для промислового застосування.
Уреіліти — це рідкісний тип метеоритів, які, ймовірно, виникли в мантії стародавньої карликової планети, яка колись існувала у внутрішній частині Сонячної системи. Вчені вважають, що ця планета була знищена незабаром після свого утворення в результаті колосального удару астероїда. Уреіліти містять велику кількість алмазів, а також відомо, що вони містять форму алмазу під назвою лонсдейліт, яка може бути твердішою за звичайний алмаз.
Алмази, знайдені в ювелірних виробах і промислових інструментах, містять атоми вуглецю, розташовані у вигляді кубічної решітки. У лонсдейліті, однак, атоми вуглецю розташовані у формі гексагональної решітки. Матеріал названий на честь британського кристалографа Кетлін Лонсдейл – яка була першою жінкою, обраною членом Королівського товариства та піонером у використанні рентгенівських променів для вивчення кристалів.
Дискретний матеріал
Хоча його можна синтезувати під високим тиском, дослідники вважали, що лонсдейліт може існувати в природі лише як дефект звичайного алмазу, а не як матеріал сам по собі. Щоб перевірити цю теорію, команда Томкінса проаналізувала кристалічні структури зразків уреіліту за допомогою електронної мікроскопії. Їхньою метою було скласти карту відносного розподілу лонсдейліту, алмазу та графіту, які вони містять. Вперше їхні результати показали, що кристали лонсдейліту дійсно можуть існувати як дискретний матеріал – як правило, у формі зерен мікронного розміру, вкраплених прожилками алмазу та графіту.
Твердше алмазу?
Спостереження команди надають перші вагомі докази того, як ці три різні фази вуглецю утворилися в уреілітах. Грунтуючись на своїх результатах, Томкінс та його колеги припускають, що лонсдейліт, ймовірно, утворився з грубого кристалічного графіту, коли матеріал швидко охолоджувався та розтискався після руйнування карликової планети, що утворювала уреїліт.
Ця реакція стала можливою завдяки наявності надкритичної рідини (де немає чітких рідинної та газової фаз), що містить різноманітні сполуки вуглецю, водню, кисню та сірки. Оскільки цей процес тривав, дослідники припускають, що більша частина цього лонсдейліту була перетворена в алмаз, а потім знову в графіт.
Команда Томкінса також проводить паралелі між цим процесом і промисловим хімічним осадженням з парової фази, де пароподібні прекурсори реагують на поверхні твердих підкладок, створюючи тонкі тверді плівки. Імітуючи цей процес у лабораторії, вони сподіваються, що їхні знання прокладуть шлях до нових технологій виробництва лонсдейліту, який міг би замінити звичайний алмаз у промисловому застосуванні, де потрібні найтвердіші доступні матеріали.
Дослідження описано в Праці Національної академії наук.
