Dijamant iz laboratorije tvrđi od prirodnog
Dijamant je dobro poznat po tome što je najtvrđi prirodni materijal na Zemlji, iako su razvijene sintetičke forme koje su još tvrđe – podvig koji su istraživači ponovo uspeli, kroz novi pristup formiranju dijamanata.
Tim je stavio grafit pod intenzivnu količinu pritiska, pre nego što ga je zagrejao na 1.527 stepeni Celzijusa. Dobijeni dijamant ima heksagonalnu rešetkastu kristalnu strukturu, a ne normalnu kubičnu strukturu.
Heksagonalni dijamant je prvi put skrenut pažnju naučnika pre više od 50 godina, nakon što je otkriven na mestu udara meteorita. Novo istraživanje je prvi čvrst dokaz da ova unutrašnja struktura povećava tvrdoću.
„Prirodni i sintetički dijamanti uglavnom imaju kubičnu rešetku, dok je retka heksagonalna struktura – poznata kao heksagonalni dijamant (HD) – uglavnom neistražena zbog niske čistoće i male veličine većine dobijenih uzoraka”, pišu istraživači, a prenosi Science Alert.
Novoproizvedeni dijamant ima tvrdoću od 155 gigapaskala što je u suštini merenje pritiska: pritisak koji materijal može da izdrži. Prirodni dijamant, za poređenje, dostiže tvrdoću od oko 110 GPa. Termička stabilnost je takođe impresivna - sintetički heksagonalni dijamant može ostati netaknut do najmanje 1.100 stepeni u poređenju sa 900 za nanodijamante koji se često koriste u industrijskim aplikacijama. Prirodni dijamant može da izdrži veće temperature, ali samo u vakuumu.
Pored prevazilaženja nekih ograničenja sa kojima su se istraživači ranije susreli prilikom sinteze heksagonalnog dijamanta, tim je bio u stanju da identifikuje načine na koje bi proces mogao da se poveća u budućnosti.
„Otkrili smo da kada se grafit komprimuje na mnogo veće pritiske - kao što je ranije bilo retko istraženo - heksagonalni dijamant se prvenstveno formira iz postgrafitnih faza kada se zagrevanje primenjuje pod pritiskom”, pišu istraživači.
Ima još mnogo posla pre nego što se ova vrsta dijamanta može proizvesti u velikim razmerama, ali očitavanja tvrdoće i termičke stabilnosti ove prve serije sugerišu da materijal obećava upotrebu u bušenju, mašinama ili skladištenju podataka. Inače, ovo nije prvi put da su naučnici pokušali da stvore heksagonalne rešetkaste dijamante u laboratoriji. Prethodni projekat sproveden 2016. godine stvorio je ove dijamante od amorfnog ugljenika, materijala bez utvrđenog oblika.
„Naši nalazi nude dragocene uvide u vezi sa konverzijom grafita u dijamant pod povišenim pritiskom i temperaturom, pružajući mogućnosti za proizvodnju i primenu ovog jedinstvenog materijala”, navode istraživači.
