Прочнее природного камня: китайские физики синтезировали редкий гексагональный алмаз

Китайские ученые из Хэнаньской ключевой лаборатории синтезировали гексагональный алмаз, который превосходит по твердости природные аналоги. Уникальный материал был получен в лабораторных условиях под воздействием экстремального давления и сверхвысоких температур, об этом сообщает журнал Nature.

Гексагональный алмаз, также известный как лонсдейлит, долгое время считался теоретически возможной, но труднодостижимой формой углерода. Ранее подобные структуры обнаруживали лишь в местах падения метеоритов, что заставляло ученых сомневаться в возможности существования этой фазы как стабильного и чистого вещества. Однако в недавнем исследовании, результаты которого приводит Nature, физикам удалось не только создать фрагмент чистого гексагонального алмаза миллиметрового размера, но и экспериментально подтвердить его исключительные свойства.

Процесс синтеза потребовал создания условий, имитирующих катастрофические столкновения в космосе. Исследователи поместили высокоупорядоченный графит между наковальнями из карбида вольфрама, приложив давление в 20 гигапаскалей, что примерно в 200 тысяч раз превышает давление земной атмосферы. Эксперимент проводился при температуре от 1300 до 1900 градусов Цельсия. В результате ученым удалось зафиксировать фазовый переход, при котором слои углерода перестроились в уникальную гексагональную структуру.

Чистоту полученного образца подтвердили с помощью рентгеновской дифракции и современных методов электронной микроскопии. Испытания на механическую прочность показали, что новый материал устойчивее к внешним воздействиям, чем классический кубический алмаз. Если твердость большинства природных камней составляет около 110 гигапаскалей, то созданный в лаборатории образец продемонстрировал показатель в 114 гигапаскалей.

«Гексагональный алмаз обладает несколько большей твердостью, чем кубический алмаз, и высокой термической стабильностью», — отметили авторы работы.

По мнению исследователей, это открытие ставит точку в многолетних спорах о существовании гексагонального алмаза как самостоятельной фазы углерода. Успешный синтез открывает широкие перспективы для промышленного применения материала в производстве прецизионных инструментов нового поколения, высокопроизводительной электроники и сверхпрочных полупроводников. Кроме того, понимание механизмов перехода графита в алмаз может привести к созданию других сверхтвердых материалов с заданными свойствами.

Источник: Nature

#Наука #Технологии #Алмазы #Китай #Физика