Китайські вчені вперше змогли синтезувати рідкісні алмази з гексагональною кристалічною решіткою, які за твердістю можуть перевищувати звичайні кубічні алмази до 60%. Ці так звані лонсдейліти вперше були виявлені в уламках метеорита Diablo Canyon, що впав на території сучасної Аризони приблизно 50 тисяч років тому.
Їхнє походження довгий час залишалося загадкою, адже традиційні алмази формуються в надрах Землі на глибині близько 150 кілометрів під дією температур понад 1 000°C та гігантського тиску, утворюючи кубічну структуру атомів вуглецю. Натомість гексагональні алмази мають інше просторове розташування атомів, схоже на стільники, і зазвичай виникають лише в момент надзвичайно енергійних зіткнень метеоритів із Землею.
Досі спроби відтворити такі кристали в лабораторних умовах здебільшого завершувалися утворенням звичайних алмазів або сумішей із графітом. Декілька експериментів, зокрема із застосуванням пороху та стисненого повітря, частково наближалися до мети, але не давали чистого результату. У новому ж дослідженні фахівці з Центру передових досліджень високого тиску та Технологічного інституту оптики і точної механіки Китайської академії наук застосували унікальний підхід.
Для синтезу вони використали надчистий монокристалічний графіт, щоб мінімізувати ймовірність переходу структури у звичну кубічну форму. Матеріал піддали контрольованим високому тиску та температурі у квазігідростатичних умовах, забезпечивши рівномірний вплив з усіх боків. Водночас процес моніторили за допомогою рентгенівських методів in-situ, що дозволило вченим спостерігати перетворення в реальному часі й оперативно коригувати параметри, сприяючи формуванню гексагональної структури.
Отримані кристали мають ширину близько 100 мікрометрів — приблизно з товщину людського волоса — та є першим макроскопічним доказом існування лонсдейліту як стабільної, окремої форми алмазу. Це відкриття не лише розв’язує багаторічну наукову суперечку, а й відкриває нові горизонти для промислових застосувань. Завдяки винятковій твердості й високій теплопровідності гексагональні алмази можуть стати матеріалом для надміцних ріжучих інструментів, зносостійких покриттів і компонентів електроніки, здатних працювати в екстремальних умовах.
Цей прорив демонструє, що лабораторія здатна відтворити навіть ті умови, які раніше були притаманні лише космічним катастрофам, і наблизити промисловість до використання матеріалів, що перевершують природні аналоги. Дослідження було опубліковано в журналі Nature.
