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稀有形式的钻石独立存在于陨石中

来自太空的钻石:莫纳什大学的 Andy Tomkins(左)与 RMIT 大学的 Alan Salek 和一个 ureilite 流星样本。 (礼貌:皇家墨尔本理工大学)

澳大利亚的研究人员发现,一种叫做朗斯代尔石的钻石可以独立于普通钻石存在于一种稀有的陨石中。 团队,由 安迪汤姆金斯 在莫纳什大学,通过使用电子显微镜来识别古代陨石中较硬的钻石形式,发现了这一发现。 该团队还包括 RMIT 大学的研究人员,他们的研究结果为这种形式的钻石如何在自然界中形成提供了强有力的证据,甚至可能被用于工业应用。

Ureilites 是一种罕见的陨石,可能起源于曾经存在于太阳系内部的古老矮行星的地幔。 科学家们认为,这颗行星在形成后不久就被巨大的小行星撞击摧毁了。 Ureilites 含有大量的钻石,并且还含有一种称为 lonsdaleite 的钻石,它可能比普通钻石更硬。

在珠宝和工业工具中发现的钻石包含以立方晶格排列的碳原子。 然而,在 lonsdaleite 中,碳原子排列成一种六方晶格。 该材料以英国晶体学家的名字命名 凯瑟琳朗斯代尔 – 她是第一位当选为皇家学会会员的女性,也是使用 X 射线研究晶体的先驱。

离散材料

虽然它可以在高压下合成,但研究人员认为,朗斯代尔石只能作为普通金刚石的缺陷存在于自然界中,而不能作为一种材料本身存在。 为了验证这一理论,Tomkins 的团队使用电子显微镜分析了脲石样品的晶体结构。 他们的目的是绘制它们所含的朗斯代尔石、钻石和石墨的相对分布图。 他们的研究结果首次表明,朗斯代尔石晶体确实可以作为一种离散材料存在——通常以微米级晶粒的形式存在,其中散布着金刚石和石墨的脉络。

该团队的观察提供了第一个强有力的证据,证明这三种不同的碳相是如何在尿素石中形成的。 根据他们的结果,Tomkins 及其同事认为,在形成 ureilite 的矮行星被破坏后,随着材料迅速冷却和减压,朗斯代尔石可能是由粗晶石墨形成的。

该反应是通过超临界流体(不存在不同的液相和气相)实现的,其中包含各种碳、氢、氧和硫化合物。 随着这个过程的继续,研究人员认为,这种朗斯代尔石的大部分会转化为钻石,然后再转化为石墨。

Tomkins 的团队还将这一过程与工业化学气相沉积相比较——汽化的前体在固体基材表面发生反应,产生薄的固体薄膜。 通过在实验室中模拟这一过程,他们希望他们的见解可以为制造 lonsdaleite 的新技术铺平道路——这可以在需要最硬材料的工业应用中取代常规钻石。

该研究描述于 诉讼中的国家科学院院士.

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