Прочнее стали и камня: новый вид углерода лонсдейлит способен выдерживать экстремальные температуры и давление

Самым твердым природным материалом в мире считается кубический алмаз или природный алмаз. Он называется кубическим из-за аккуратного расположения атомов углерода в кубической структуре. Теперь же китайские ученые впервые создали чистые образцы гексагонального алмаза, где атомы углерода размещены в решетке, состоящей из шестиугольников, подобно сотам. Более 50 лет физики пытались доказать, что лонсдейлит или гексагональный алмаз действительно существует и теперь это удалось сделать. Оказалось, что гексагональный алмаз тверже природного алмаза, а значит может сместить его с пьедестала самого твердого материала в мире. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет Live Science.

Еще в 1962 году американские физики выдвинули теорию о том, что слои атомов углерода, составляющие алмаз, могут быть организованы в гексагональную решетку вместо кубической. В 1967 году ученые сообщили, что они впервые обнаружили гексагональный алмаз или лонсдейлит в лаборатории и предположили, что он может быть тверже природного алмаза. Затем гексагональный алмаз, как утверждалось был обнаружен в некоторых метеоритах вместе с кубическим алмазом.

Но многие ученые в течение более 50 лет считали, что на самом деле лонсдейлит не существует и исследования просто выявили дефекты кубического алмаза, хаотично расположенные в кристаллической решетке. В 2025 году ученые сообщили о том, что они получили небольшие количества этого минерала в лабораторных условиях, но не смогли представить достаточно доказательств, подтверждающих, что это гексагональный алмаз.

Проблема была связана с отсутствием чистых образцов. Во многих случаях гексагональный алмаз смешан с кубическим алмазом, графитом и другими минералами. Это затрудняет и даже делает невозможным измерение его уникальных свойств.

Но теперь китайские ученые получили чистые образцы гексагонального алмаза, достаточно большие, чтобы измерить их физические свойства. Исследование предоставляет важные доказательства того, что гексагональный алмаз является реальным материалом.

Ученые обнаружили, что гексагональный алмаз одновременно жестче и тверже кубического алмаза, и гораздо лучше противостоит окислению. Это означает, что гексагональный алмаз может выдерживать гораздо более высокие температуры, не окисляясь кислородом, что важно для таких применений, как бурение.

Для создания чистых образцов гексагонального алмаза ученые сжимали графит с аккуратно расположенными атомами углерода в течение 10 часов при давлении 20 гигапаскалей, что примерно в 200 000 раз превышает атмосферное давление на Земле возле поверхности. Затем графит нагревали до температуры от 1300 до 1900 градусов по Цельсию. При более высоких температурах и давлениях лонсдейлит начал трансформироваться в кубический алмаз.

По словам исследователей, гексагональный алмаз может улучшить процессы и инструменты, которые в настоящее время используют кубический алмаз, такие как сверлильные и режущие инструменты, полировка абразивных покрытий и отвод тепла от электроники.

Больше новостей читайте на наших интернет-ресурсах:
Телеграмм-канал - Facebook - Instagram.