Naukowcy stworzyli diamenty w temperaturze pokojowej
Zespół naukowców z Australian National University oraz Royal Melbourne Institute of Technology wykonał diamenty w ciągu zaledwie kilku minut.
To proces, który zwykle wymaga miliardów lat, ogromnych ciśnień i bardzo wysokich temperatur. Natomiast naukowcom udało się wykonać diamenty samodzielnie. Stworzyli dwa rodzaje diamentów laboratoryjnych - jeden z nich jest znany z pierścionków zaręczynowych, a drugi to lonsdaleit, który występuje w naturze w miejscu uderzenia meteorytu, np. w Canyon Diablo w Stanach Zjednoczonych.
- Naturalne diamenty powstają zwykle przez miliardy lat, na głębokości około 150 kilometrów w głębi Ziemi, gdzie panuje wysokie ciśnienie i temperatura powyżej 1000 stopni Celsjusza - mówi profesor Jodie Bradby z ANU Research School of Physics - Zwrotem tej historii jest sposób, w jaki wywieramy nacisk. Oprócz bardzo wysokiego ciśnienia, pozwalamy węglowi również doświadczać czegoś co nazywamy ścinaniem - jest to coś podobnego do siły skręcającej lub ślizgowej. Uważamy, że pozwala to atomom węgla bardziej ściskać się w strukturze tak, aby formować lonsdaleit lub zwykły diament - tłumaczy profesor.
Zespół, w którym pracuje między innymi były stypendysta ANU Tom Shiell, obecnie pracownik Carnegie Institution for Science, wcześniej tworzył lonsdaleit w laboratorium tylko w wysokich temperaturach. Tym razem do wykonania diamentów naukowcy stworzyli urządzenie, które określają mianem \"diamentowego kowadła\". Oprócz wysokiego ciśnienia wykorzystują zaawansowane techniki mikroskopii elektronowej, dzięki której mogą obserwować zmiany na poziomie strukturalnym.
Współprowadzący badania profesor Dougal McCulloch i jego zespół z RMIT wykorzystali zaawansowane techniki mikroskopii elektronowej do uchwycenia stałych i nienaruszonych skrawków próbek eksperymentalnych, aby stworzyć migawki tego, jak powstały dwa rodzaje diamentów. - Nasze zdjęcia pokazały, że zwykłe diamenty tworzą się tylko w środku tych żył lonsdaleitu w ramach nowej metody opracowanej przez nasz międzyinstytucjonalny zespół - powiedział McCulloch. - Widok tych małych strumieni lonsdaleitu i zwykłego diamentu po raz pierwszy był po prostu niesamowity i naprawdę pomaga nam zrozumieć, jak mogą się one formować - dodał.
Kolejną osobą, która pracuje w laboratorium profesora Bradby'ego, jest Xingshuo Huang, stypendystka ANU. - Możliwość wytworzenia dwóch rodzajów diamentów w temperaturze pokojowej po raz pierwszy w naszym laboratorium była dla nas wszystkich niezwykle ekscytująca - powiedziała.
Najważniejszym osiągnięciem dla naukowców będzie więc możliwość tworzenia lonsdaleitu na dużą skalę. Ten rodzaj diamentu jest około 58 proc. twardszy od naturalnego, który powstał na Ziemi. Służy przede wszystkim do cięcia innych materii, głównie wykorzystuje się go w kopalniach.
To nowe nieoczekiwane odkrycie pokazuje, że zarówno lonsdaleit, jak i zwykły diament mogą również tworzyć się w normalnych temperaturach pokojowych, po prostu stosując wysokie ciśnienie
Lonsdaleit, nazwany na cześć krystalografki Dame Kathleen Lonsdale, pierwszej kobiety wybranej na członka Królewskiego Towarzystwa Naukowego, ma inną strukturę kryształu niż zwykły diament. - Lonsdaleit ma potencjał, by być wykorzystywanym do przecinania ultra-stałych materiałów w kopalniach - mówi profesor Bradby. - Długofalowym celem naszej pracy będzie stworzenie większej ilości tego rzadkiego, ale bardzo użytecznego diamentu - dodaje.