Sursa: Pixabay
Din cuprinsul articolului
O echipă de cercetători chinezi susține că a reușit să producă primele mostre pure ale unui mineral extrem de rar numit lonsdaleit, cunoscut și sub denumirea de diamant hexagonal, potrivit Live Science.
Descoperirea controversată ar putea schimba modul în care sunt înțelese proprietățile diamantului și ar putea deschide noi posibilități pentru utilizări industriale, inclusiv în domenii precum forajul, electronica sau materialele abrazive.
Studiul, publicat la începutul lunii martie în revista științifică Nature, indică faptul că acest tip de diamant ar putea fi chiar mai dur decât diamantul cubic, forma naturală cunoscută și exploatată pe scară largă. Până în prezent, diamantul a fost considerat cel mai dur material natural de pe Pământ, fiind și reperul superior al scalei Mohs, utilizată pentru evaluarea rezistenței mineralelor la zgâriere.
Potrivit cercetătorilor, noile mostre sintetizate în laborator le-au permis pentru prima dată să analizeze în mod direct proprietățile fizice ale diamantului hexagonal.
Ce structură are diamantul
Diamantul natural, denumit și diamant cubic, își datorează proprietățile excepționale structurii sale cristaline. Atomii de carbon sunt aranjați într-o rețea cubică extrem de stabilă. În cazul diamantului hexagonal, însă, atomii sunt organizați într-o structură diferită, formată din celule hexagonale similare unui fagure de miere.
Ideea existenței acestui tip de diamant datează din anii 1960. În 1962, cercetătorii de la Pittsburg Coal Research Center au emis ipoteza că straturile de atomi de carbon din diamant ar putea fi organizate și într-o rețea hexagonală, datorită modului în care carbonul formează legături chimice.
Câțiva ani mai târziu, în 1967, oamenii de știință au raportat primele indicii ale existenței lonsdaleitului în laborator. Ulterior, mineralul a fost identificat și în meteoriți bogați în diamante, în special în meteoriți de tip ureilită, care se formează în mantaua unor planete pitice distruse.
Primele exemple au fost observate în fragmente de meteorit provenite din craterul Canyon Diablo din Arizona, precum și în meteoriți descoperiți în regiunea Goalpara din statul indian Assam.
De ce existența mineralului a fost contestată
Deși lonsdaleitul a fost raportat în mai multe studii, existența sa a fost mult timp contestată. Unii cercetători au susținut că probele analizate ar putea fi de fapt diamante cubice defecte, cu structuri cristaline dezordonate, și nu un mineral distinct.
O dificultate majoră a fost lipsa unor mostre pure. În majoritatea cazurilor, lonsdaleitul era amestecat cu diamant cubic, grafit sau alte minerale, ceea ce făcea dificilă testarea proprietăților sale reale.
Noul studiu încearcă să rezolve această problemă prin producerea unor mostre pure, cu diametrul de aproximativ 1,5 milimetri, suficient de mari pentru a fi analizate în detaliu.
Autorii cercetării afirmă că „analizele structurale și spectroscopice, susținute de simulări dinamice moleculare la scară largă, confirmă fără ambiguitate identitatea HD (diamantului hexagonal)”.
Cum au fost create mostrele de diamant hexagonal
Pentru a produce diamantul hexagonal, cercetătorii ar fi comprimat grafit foarte bine organizat timp de aproximativ zece ore la o presiune de aproximativ 20 gigapascali — echivalentul a circa 200.000 de ori presiunea atmosferică la nivelul mării.
În același timp, materialul ar fi fost expus la temperaturi cuprinse între aproximativ 1.300 și 1.900 de grade Celsius. La presiuni și temperaturi și mai ridicate, cercetătorii au observat că lonsdaleitul începe să se transforme în diamant cubic.
diamant brut sintetic / sursa foto: dreamstime.com
Testele realizate asupra mostrelor ar indica faptul că diamantul hexagonal este nu doar mai rigid, ci și mai dur decât diamantul obișnuit. În plus, acesta ar prezenta o rezistență mai mare la oxidare, ceea ce înseamnă că poate suporta temperaturi mult mai ridicate fără să reacționeze cu oxigenul.
Posibile aplicații industriale
Proprietățile identificate sugerează că diamantul hexagonal ar putea avea aplicații în mai multe domenii tehnologice. Printre acestea se numără dezvoltarea unor instrumente de tăiere și foraj mai rezistente, realizarea de acoperiri abrazive pentru procese industriale sau îmbunătățirea disipării căldurii în componente electronice.
În același timp, studierea lonsdaleitului din meteoriți ar putea oferi informații suplimentare despre formarea acestor corpuri cerești și despre procesele geologice din sistemul solar timpuriu.
Chong-Xin Shan, fizician la Universitatea Zhengzhou și coautor al studiului, a declarat că materialul „are aplicații potențiale în numeroase domenii, de exemplu în instrumente de tăiere, în materiale pentru managementul termic și în senzori cuantici”.
Autorii studiului susțin că metoda propusă oferă „o strategie practică pentru producerea HD (diamant hexagonal) în cantități mari”, ceea ce ar putea permite realizarea unor mostre mai mari și extinderea cercetărilor asupra acestui material.
