Прочность, помноженная на 40: исследователи создали отца всех алмазов

Группа исследователей из двух китайских университетов создала в лаборатории уникальный "супералмаз" , который в разы превосходит по прочности природные камни. Искусственный материал не только на 40% тверже своих природных аналогов, но и обладает повышенной термической стабильностью.

В основе успеха лежит уникальная кристаллическая структура. Природные и большинство искусственных алмазов имеют кубическую решетку, а новый материал, как и редкий минерал лонсдейлит, построен из шестиугольников. До сих пор такие кристаллы находили только в метеоритных кратерах. Первый образец лонсдейлита был обнаружен в 1967 году в метеорите Каньон Дьябло в Аризоне.

Команда под руководством Лю Бинбина и Яо Мингуана разработала принципиально новый метод синтеза. Было обнаружено, что при определенных условиях частицы графита меняют положение, образуя необычную промежуточную структуру — так называемую "пост-графитовую фазу". Когда этот материал подвергают экстремальному давлению и нагреву, атомы углерода выстраиваются в идеальную гексагональную решетку, формируя сверхтвердый алмаз.

Полученные кристаллы не имеют примесей и дефектов, характерных для предыдущих лабораторных образцов. Именно чистота структуры обеспечивает их исключительную прочность и термостойкость. Наноалмазы, крошечные кристаллы размером менее 100 нанометров, часто используют в промышленности, но при высоких температурах они теряют свои свойства. Новый материал лишен этого недостатка полностью.

В 2021 году американские ученые уже проводили похожие исследования. Им удалось получить кристаллы, достаточно крупные для проверки их свойств с помощью акустических методов. Тревис Вольц и его коллеги из Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора тогда подтвердили раз и навсегда: шестиугольная структура действительно прочнее традиционной кубической.

Материал сильно расширит возможности промышленности. Обычные алмазы сейчас широко применяют для изготовления режущих и полировальных инструментов. Благодаря повышенной твердости и стойкости к нагреву, с помощью прокачанных кристаллов можно будет создавать более надежные инструменты для обработки металлов и сверления. А некоторые считают, что такие камни могут заинтересовать даже ювелиров.

Кстати, китайские ученые преуспели и в других направлениях “алмазных” исследований. Например, прошлом году команда из четырех институтов — Университета Чжэнчжоу, Академии наук Хэнаня, Университета Нинбо и Университета Цзилинь — смогла создать алмазы, способные проводить электрический ток. Свойство для этих камней самое нетипичное.