Фізики з Австралійського національного університету змогли отримати в лабораторії чисті кристали лонсдейліту при відносно низьких температурах. Такий спрощений підхід до синтезу надтвердого алмазу дозволить в майбутньому використовувати його в гірничій промисловості. Роботу дослідників опубліковано в журналі.
Лонсдейліт, як і алмаз, являє собою вуглецевий кристал, однак він значно тверіше свого «побратима». Теоретичні розрахунки показують, що оброблений особливим чином лонсдейліт буде руйнуватися при тиску 152 гігапаскаля, в той час як алмази ламаються при тиску в 97 гігапаскалей. Відмінність між двома кристалами полягає в їх структурі: елементарна комірка алмаза містить вісім атомів, а лонсдейліту - чотири. Однак якщо синтетичні алмази вже вирощуються в декількох лабораторіях, то виробництво лонсдейліту викликає труднощі.
Раніше вважалося, що цей кристал можна отримати тільки з графіту, проте пізніше було показано, що його можливо синтезувати також і з кубічного алмазу. І в тому, і в іншому випадку це вимагає впливу величезного тиску стиснення і температур (близько тисячі градусів Цельсія), що робить процес виробництва дорогим і недоцільним. Крім того, деякі дослідження показують, що в результаті утворюється не «чистий» лонсдейліт, а швидше дефектний алмаз з порушеною структурою кубічної решітки.
Однак автори нової роботи заявляють про те, що вони створили більш простий метод синтезу лонсдейліту, який дозволяє отримати «чисті» кристали при відносно низьких температурах. Для цього вони використовували алмазну ковадло, в якій між двома алмазами був затиснутий зразок аморфного вуглецю. Протягом двох годин він був нагрітий до температури 400 градусів Цельсія і перебував під тиском 112 гігапаскалів. Після цього дослідники вийняли матеріал з ковадла і провели раманівську спектроскопію, рентгеноструктурний аналіз та електронну спектроскопію.
Аналіз показав, що в експерименті дійсно вдалося отримати прозорий нанокристалічний лонсдейліт з гексагональними ґратами при відносно низькій температурі. Можливо, що в майбутньому процес виробництва вдасться вдосконалити, і вчені зможуть отримати більш великі зразки. Зараз дослідники перевіряють, чи дійсно отриманий ними лонсдейліт тверше «класичного» алмазу.
Свідчення існування лонсдейліту в природі були вперше виявлені в 1967 році при дослідженні залишків метеорита Каньйон-Дьябло. Пізніше його кристали також знаходили і на місці падіння Тунгуського метеорита. Вважається, що лонсдейліт формується в момент зіткнення небесного тіла з Землею, коли графіт, що знаходиться в складі метеорита, піддається впливу величезних температур і тиску.
Однак кілька років тому дослідники провели лабораторний експеримент, в якому вони спробували перетворити графіт на лонсдейліт за умов, що імітують ті, що виникають при падінні метеорита. Аналіз отриманих зразків показав, що вони невідгукнуті від лонсдейліту, і показують високу твердість, властиву «надалмазу». При цьому, їх структура являла собою просто деформовану решітку алмазу, тому вчені тоді поставили під сумнів існування лонсдейліту в якості індивідуальної фази.
Тим не менш, в березні цього року фізики нарешті змогли безпосередньо побачити формування лонсдейліту і алмазу в результаті ударного стиснення. Вченим допомогли методи надшвидкого отримання картин рентгенівського розсіювання. Робота підтвердила можливість утворення лонсдейліту і алмазів при падінні метеоритів.