V přírodě se diamanty tvoří hluboko v zemi po miliardy let. Tento proces vyžaduje prostředí s mimořádně vysokým tlakem a teplotami přesahujícími 1000℃.

náš mezinárodní tým vytvořil dva různé typy diamantů při pokojové teplotě-a během několika minut. Je to poprvé, co byly diamanty úspěšně vyrobeny v laboratoři bez přidaného tepla.

naše zjištění jsou publikována v časopise Small.

existuje více než jedna forma diamantu

atomy uhlíku se mohou spojit několika způsoby a vytvořit různé materiály včetně měkkého černého grafitu a tvrdého průhledného diamantu.

Existuje mnoho dobře-známé formy uhlíku s grafit-jako lepení, včetně grafenu, nejtenčí materiál vůbec měřit. Ale věděli jste, že existuje také více než jeden typ materiálu na bázi uhlíku s diamantovým pojením?

v normálním diamantu jsou atomy uspořádány v krychlové krystalické struktuře. Je však také možné uspořádat tyto atomy uhlíku tak, aby měly hexagonální krystalovou strukturu.

různé podobě diamantu se nazývá Lonsdaleite, pojmenovaný po Irském krystalograf a Kolegy z Královské Společnosti Kathleen Lonsdale, který studoval strukturu uhlíku pomocí X-paprsky.

Tam je velký zájem v Lonsdaleite, protože to předpokládá, že 58% tvrdší než běžný diamant, který je již považován za nejtěžší přirozeně se vyskytující materiál na Zemi.

byl poprvé objeven v přírodě, na místě kráteru meteoritu Canyon Diablo v Arizoně. Malé množství látky bylo od té doby syntetizováno v laboratořích zahříváním a stlačováním grafitu, pomocí vysokotlakého lisu nebo výbušnin.

náš výzkum ukazuje, že Lonsdaleit i běžný diamant mohou být vytvořeny při pokojové teplotě v laboratorním prostředí pouhým použitím vysokých tlaků.

Přečtěte si více: Grafit: zhodnotit Austrálie musí investovat do přeměny

mnoho způsobů, jak se diamant

Diamanty byly syntetizovány v laboratořích od jako daleká záda jako v roce 1954. Pak, Tracy Hall v General Electric je vytvořil pomocí procesu, který napodobuje přírodní podmínky v Zemské kůře, přidání kovových katalyzátorů pro urychlení procesu růstu.

výsledkem byly vysokotlaké, vysokoteplotní diamanty podobné těm, které se nacházejí v přírodě, ale často menší a méně dokonalé. Ty se dnes vyrábějí hlavně pro průmyslové aplikace.

další hlavní metodou výroby diamantů je proces chemického plynu, který používá malý diamant jako „semeno“ k růstu větších diamantů. Jsou vyžadovány teploty kolem 800℃. Zatímco růst je poměrně pomalý, tyto diamanty mohou být pěstovány velké a relativně bez defektů.

Příroda poskytuje rady jiných způsobů, jak tvořit diamant, a to i během násilné dopadu meteoritů na Zemi, stejně jako v procesech, jako jsou vysokorychlostní asteroid kolize v naší sluneční soustavě – vytváří to, co nazýváme „mimozemské diamanty“.

vědci se snaží přesně pochopit, jak dopad nebo mimozemské diamanty tvoří. Existují určité důkazy, že kromě vysokých teplot a tlaků by kluzné síly (také známé jako „smykové“ síly) mohly hrát důležitou roli při spouštění jejich tvorby.

objekt ovlivněný smykovými silami je tlačen jedním směrem nahoře a opačným směrem dole.

příkladem by bylo tlačení balíčku karet vlevo nahoře a vpravo dole. To by přinutilo balíček sklouznout a karty se rozložit. Proto se smykové síly také nazývají „posuvné“ síly.

Takže diamanty při pokojové teplotě

Pro naši práci jsme navrhli experiment, ve kterém malý čip z grafitu-jako uhlík byl vystaven i extrémní smykové síly a vysoké tlaky, které podporují vznik diamantu.

Na rozdíl od většiny předchozích prací na této přední straně nebylo na vzorek uhlíku během komprese aplikováno žádné další zahřívání. Pomocí pokročilé elektronové mikroskopie-techniky používané k zachycení obrazů s velmi vysokým rozlišením-bylo zjištěno, že výsledný vzorek obsahuje jak běžný diamant, tak Lonsdaleit.

V této nikdy předtím neviděl uspořádání, tenký „řeka“ diamantu (asi 200 krát menší než lidský vlas), byl obklopen „moře“ Lonsdaleite.

struktura je uspořádání připomíná „stříhat pruhy“, pozorované v jiných materiálů, vyznačující se úzkou oblast zážitky intenzivní, lokalizované deformace. To naznačuje, že smykové síly byly klíčem k tvorbě těchto diamantů při pokojové teplotě.

Tvrdý oříšek

schopnost dělat diamanty při pokojové teplotě, během několika minut, otevírá četné výrobní možnosti.

Konkrétně, že „tvrdší než diamant“ Lonsdaleite tento způsob je vzrušující zpráva pro odvětví, kde je velmi těžké materiály jsou potřebné. Například diamant se používá k potahování vrtáků a nožů, aby se prodloužila životnost těchto nástrojů.

další výzvou pro nás je snížit tlak potřebný k vytvoření diamantů.

v našem výzkumu byl nejnižší tlak při pokojové teplotě, kde bylo pozorováno, že se vytvořily diamanty, 80 gigapascalů. To je ekvivalent 640 afrických slonů na špičce jedné baletní boty!

Pokud by diamant i Lonsdaleit mohly být vyrobeny za nižších tlaků, mohli bychom jich vyrobit více, rychleji a levněji.

Přečtěte si více: naše schopnost vyrábět minerály by mohla transformovat trh s drahokamy, lékařský průmysl a dokonce pomoci sát uhlík ze vzduchu