Уперше вченим вдалося синтезувати зразок так званого метеоритного алмаза — лонсдейліту, або гексагонального алмаза, який, за прогнозами, має бути ще твердішим за звичайний земний. Прорив описано у журналі Nature 30 липня, і він може відкрити шлях до створення нових надміцних матеріалів для промисловості та електроніки.
Звичайний алмаз вважається найтвердішою природною речовиною на Землі завдяки унікальній кристалічній решітці, де атоми вуглецю формують ідеальні тетраедри з повторюваною структурою. Цей тип кристала має кубічну решітку, відому як «face-centered cubic». Однак ще у 1960-х роках вчені припустили існування іншої модифікації алмаза — з гексагональною структурою. Вперше сліди таких мікрокристалів було знайдено у метеориті Canyon Diablo, який впав на території Аризони близько 50 тисяч років тому. Теоретичні моделі показували, що саме ця форма повинна бути приблизно на 58% твердішою за звичайний алмаз.
Проблема полягала в тому, що знайдені зразки були занадто малими та забрудненими іншими формами вуглецю — графітом, кубічними алмазами й аморфними сполуками. Це породжувало сумніви, чи існує лонсдейліт як самостійна структура. Щоб перевірити гіпотезу, команда під керівництвом Веньге Янга з Центру досліджень високого тиску та передових технологій у Пекіні вирішила відтворити умови метеоритного удару у лабораторії.
Дослідники використали алмазні ковадла, які здатні створювати тиск до 20 гігапаскалів, що відповідає близько 200 тисячам атмосфер. У таких умовах графітові шари вуглецю «зсувалися» та утворювали характерні гексагональні комірки. Для стабілізації структури команда застосувала лазерний нагрів понад 1400°C, що дозволило «зафіксувати» нову форму атомів. Після поступового зниження тиску зразок зберіг гексагональну будову та не повернувся у графіт.
Мікроскопічний аналіз та рентгенівська кристалографія підтвердили наявність характерних AB-шарів вуглецю, які відрізняють лонсдейліт від класичного алмаза з його тришаровою структурою ABC. Хоча синтезований диск залишався не повністю чистим, містячи домішки кубічних алмазів, це стало першим експериментальним підтвердженням можливості створення цього матеріалу в значимих розмірах.
Фізики наголошують, що наступним кроком має стати отримання більших і чистіших кристалів для проведення повноцінних тестів на твердість, теплопровідність та електричні властивості. Уже зараз команда підтвердила, що новий матеріал принаймні не поступається звичайним алмазам, але справжній потенціал лонсдейліту ще належить відкрити.
Цей прорив відкриває перспективу створення нових надміцних інструментів для буріння, виробництва електроніки та інших галузей, де звичайний алмаз сьогодні вважається еталоном. Якщо подальші дослідження підтвердять передбачувану перевагу гексагонального алмаза, він може стати одним із найцінніших матеріалів, створених людиною.
