Нова технологія дозволяє синтезувати штучні алмази без сильного нагрівання й отримувати навіть рідкісний лонсдейліт з особливо міцними кристалами.
У природних умовах алмази формуються глибоко в надрах Землі. Його утворення займає чимало часу, вимагає високого тиску і нагрівання понад 1000 ° C. Отримувати синтетичні алмази вдається швидше, хоча процес як і раніше відбувається при величезних тисках і температурах. Обійтися без нагрівання вчені навчилися тільки тепер: в статті, опублікованій в журналі Small, вони повідомляють про синтез алмазів при звичайній кімнатній температурі.
Нагадаємо, атоми вуглецю можуть утворювати найрізноманітніші структури – від плоского і чорного графену до надміцного і прозорого алмазу. Однак і алмази бувають різними: частки в його кристалах можуть складатися не тільки в «класичну» кубічну, а й в гексагональну кристалічну решітку, утворюючи особливу форму алмаза – лонсдейліт. Він відрізняється ще більшою твердістю, ніж кубічний, проте в природі зустрічається набагато рідше. Та й в лабораторії отримати його складніше.
Однак міжнародній команді вчених на чолі з професором Австралійського національного університету Джоді Бредбі (Jodie Bradby) вдалося синтезувати й кубічну, і гексагональну форми алмазу без використання високих температур. Як правило, для цього намагаються штучно відтворити умови земних надр з їх жаром і величезним тиском. Однак на цей раз фізики звернулися до іншого природного механізму утворення алмазів – метеоритного.
Ці кристали дійсно можуть з’являтися з вуглецю в результаті потужних ударів небесних тіл, причому не тільки на Землі, але і в космосі. Передбачається, що температура при цьому не так важлива, як зсувна сила, завдяки якій різні шари матеріалу відчувають зусилля, спрямоване в різні боки. Уявіть сильний поштовх в стіл з погано закріпленими ніжками: стільниця зсувається в одну сторону, ніжки – у зворотний.
© ANU
Тому автори сконструювали установку, яка дозволяла впливати на зразок графіту потужним зсувним зусиллям і одночасно величезним тиском. Розглянувши потім зразок під електронним мікроскопом, вони виявили кристали алмазу. Кубічні кристали утворили найтонший «капіляр» між шарами лонсдейліта. Процес зайняв всього кілька хвилин, і вчені сподіваються, що його вдасться допрацювати для промислового застосування і масового синтезу цього неймовірно міцного матеріалу.
Можливо навіть, що, додатково підвищивши зсувну силу, вдасться знизити тиск, необхідний для утворення кристалів. Поки для цього потрібно близько 80 ГПа – як зауважують автори, «тиск, порівнянне з вагою 640 африканських слонів, що балансують на шкарпетці балетного пуанта».
Натхнення: naked-science.ru