Kubni dijamant je najtvrđi mineral na Zemlji i koristi se za sve, od preciznih alata za sječenje do poluvodiča visokih performansi, ali i za skupocjeni nakit. Ipak, dugo se spominje i rijedak, potencijalno čvršći oblik, heksagonalni dijamant, koji je godinama bio predmet debata o stvarnom postojanju. Kineski istraživači sada tvrde da su ovaj oblik ugljenika uspjeli stvoriti u laboratoriji, piše Phys.org.
Heksagonalni dijamant, poznat i kao lonsdaleit, obično se nalazi na mjestima udara meteora. Međutim, budući da su te količine veoma male i pomiješane s drugim mineralima, neki naučnici su sumnjali da je riječ o zasebnom materijalu. U radu objavljenom u žurnalu Nature, istraživači opisuju kako su napravili masivni komad čistog heksagonalnog dijamanta koristeći ekstremni pritisak i toplotu.
Njihov početni materijal bio je visoko orijentisani grafit, što je izuzetno uređeni oblik grafita sličan ugljeniku koji se nalazi u olovkama. Postavili su ga između nakovanja napravljenih od volfram-karbida i primijenili pritisak od 20 gigapaskala (što je oko 200.000 puta veći pritisak od atmosferskog) na temperaturama između 1.300 i 1.900 stepeni. Materijal je sabijan duž svoje c-ose, što znači da je pritisak dolazio s vrha naslaganih slojeva ugljenika, a ne sa strana. Rezultat je, prema riječima tima, bio komad čistog heksagonalnog dijamanta veličine milimetra.
Da bi potvrdili da su zaista sintetisali heksagonalni dijamant, tim je koristio difrakciju rendgenskih zraka. Ova tehnika odbija rendgenske zrake od atoma kako bi mapirala njihove položaje i dokazala da je uzorak strukturno čist. Također su koristili elektronsku mikroskopiju atomske rezolucije kako bi jasno vidjeli jedinstvene heksagonalne obrasce slaganja atoma ugljenika.
Naučnici su testirali mehanička svojstva svog heksagonalnog dijamanta pomoću Vikersovog testa tvrdoće. Utisnuli su dijamantski vrh u uzorak kako bi procijenili koliko se on odupire grebanju ili udubljivanju. Test je pokazao da materijal ima tvrdoću od oko 114 gigapaskala. Poređenja radi, mnogi prirodni dijamanti obično imaju tvrdoću od 110 gigapaskala, što znači da je tim stvorio supstancu koja je tvrđa od prirodnih dijamanata.
„Ovi nalazi rješavaju dugogodišnju kontroverzu o postojanju heksagonalnih dijamanata kao diskretne faze ugljenika i pružaju novi uvid u prelaz iz grafita u dijamant. Ovo utire put budućim istraživanjima i praktičnoj upotrebi heksagonalnih dijamanata u naprednim tehnološkim primjenama“, naveli su autori studije.
Ako se ovi rezultati potvrde, ovaj novi materijal mogao bi naći primjenu u nizu oblasti, od alata za sječenje i abraziva do elektronike visokih performansi.