Вченим вперше вдалося отримати штучний алмаз при кімнатній температурі

Вченим вперше вдалося отримати штучний алмаз при кімнатній температурі
Владимир Медяник

Владимир Медяник

листопад 20, 2020

У природних умовах алмази формуються глибоко в надрах Землі. Його утворення займає чимало часу, вимагає високого тиску і нагрівання понад 1000 ° C. Отримувати синтетичні алмази вдається швидше, хоча процес як і раніше відбувається при величезних тисках і температурах. Обійтися без нагрівання вчені навчилися тільки тепер: в статті, опублікованій в журналі Small, вони повідомляють про синтез алмазів при звичайній кімнатній температурі, повідомляє Naked Science.

Нагадаємо, атоми вуглецю можуть утворювати найрізноманітніші структури — від плоского і чорного графена до надміцного і прозорого алмазу. Однак і алмази бувають різними: частки в його кристалах можуть складатися не тільки в «класичну» кубічну, а й в гексагональну кристалічну решітку, утворюючи особливу форму алмаза — лонсдейліт. Він відрізняється ще більшою твердістю, ніж кубічний, проте в природі зустрічається набагато рідше. Та й в лабораторії отримати його складніше.

Однак міжнародній команді вчених на чолі з професором Австралійського національного університету Джоді Бредбі (Jodie Bradby) вдалося синтезувати і кубічну, і гексагональну форми алмазу без використання високих температур. Як правило, для цього намагаються штучно відтворити умови земних надр з їх жаром і величезним тиском. Однак на цей раз фізики звернулися до іншого природному механізму утворення алмазів — метеоритного.

Ці кристали дійсно можуть з’являтися з вуглецю в результаті потужних ударів небесних тіл, причому не тільки на Землі, але і в космосі. Передбачається, що температура при цьому не так важлива, як зсувна сила, завдяки якій різні шари матеріалу відчувають зусилля, спрямоване в різні боки. Уявіть сильний поштовх в стіл з погано закріпленими ніжками: стільниця зсувається в одну сторону, ніжки — у зворотний.

Тому автори сконструювали установку, яка дозволяла впливати на зразок графіту потужним зсувними зусиллям і одночасно величезним тиском. Розглянувши потім зразок під електронним мікроскопом, вони виявили кристали алмазу. Кубічні кристали утворили найтонший «капіляр» між шарами лонсдейліта. Процес зайняв всього кілька хвилин, і вчені сподіваються, що його вдасться допрацювати для промислового застосування і масового синтезу цього неймовірно міцного матеріалу.

Можливо навіть, що, додатково підвищивши сдвиговую силу, вдасться знизити тиск, необхідний для утворення кристалів. Поки для цього потрібно близько 80 ГПа — як зауважують автори, «тиск, порівнянне з вагою 640 африканських слонів, що балансують на шкарпетці балетного пуанта».