i naturen danner diamanter dypt i Jorden over milliarder år. Denne prosessen krever miljøer med eksepsjonelt høyt trykk og temperaturer over 1000℃.

vårt internasjonale team har skapt to forskjellige typer diamanter ved romtemperatur — og i løpet av få minutter. Det er første gang diamanter har blitt produsert i et laboratorium uten tilsatt varme.

våre funn er publisert I Tidsskriftet Small.

Det er mer enn en form for diamant

Karbonatomer kan binde sammen på en rekke måter for å danne forskjellige materialer, inkludert myk svart grafitt og hard gjennomsiktig diamant.

det er mange kjente former for karbon med grafittlignende binding, inkludert grafen, det tynneste materialet som noensinne er målt. Men visste du at det også er mer enn en type karbonbasert materiale med diamantlignende liming?

i en normal diamant er atomer arrangert i en kubisk krystallinsk struktur. Det er imidlertid også mulig å ordne disse karbonatomer slik at de har en sekskantet krystallstruktur. Denne forskjellige formen for diamant kalles Lonsdaleite, oppkalt etter Irsk krystallograf Og Medlem Av Royal Society Kathleen Lonsdale, som studerte strukturen av karbon ved Hjelp Av Røntgenstråler.

Det er stor interesse For Lonsdaleitt, siden Det er spådd å være 58% hardere enn vanlig diamant — som allerede regnes som det hardeste naturlig forekommende materialet på Jorden.Det ble først oppdaget i naturen, på Stedet Av Canyon Diablo meteorite crater I Arizona. Små mengder av stoffet har siden blitt syntetisert i laboratorier ved oppvarming og komprimering av grafitt, ved hjelp av enten høytrykkspresse eller eksplosiver.

vår forskning viser at Både Lonsdaleitt og vanlig diamant kan dannes ved romtemperatur i en laboratorieinnstilling, ved bare å bruke høye trykk.Grafitt: For å kapitalisere Australia må investere i konvertering

De mange måtene å lage en diamant

Diamanter har blitt syntetisert i laboratorier siden så langt tilbake som 1954. Deretter skapte Tracy Hall På General Electric dem ved hjelp av en prosess som etterlignet de naturlige forholdene i Jordskorpen, og la til metalliske katalysatorer for å øke vekstprosessen.

resultatet var høytrykks, høy temperatur diamanter lik de som finnes i naturen, men ofte mindre og mindre perfekt. Disse produseres fortsatt i dag, hovedsakelig for industrielle applikasjoner. den andre store metoden for diamantproduksjon er via en kjemisk gassprosess som bruker en liten diamant som et» frø » for å vokse større diamanter. Temperaturer på ca 800℃ kreves. Mens veksten er ganske treg, kan disse diamanter dyrkes store og relativt feilfri.Naturen har gitt hint om andre måter å danne diamant på, blant annet under meteorittenes voldsomme påvirkning på Jorden, så vel som i prosesser som høyhastighets asteroidekollisjoner i vårt solsystem-og skaper det vi kaller «utenomjordiske diamanter».Forskere har forsøkt å forstå nøyaktig hvordan påvirkning eller utenomjordiske diamanter dannes. Det er noen bevis på at i tillegg til høye temperaturer og trykk, kan glidende krefter (også kjent som «skjær» krefter) spille en viktig rolle i å utløse dannelsen.

et objekt som blir påvirket av skjærkrefter skyves i en retning øverst og motsatt retning nederst.

et eksempel ville være å skyve en kortstokk til venstre øverst og til høyre nederst. Dette ville tvinge dekk til å skyve og kortene til å spre seg ut. Derfor kalles skjærkrefter også «glidende» krefter.

Å Lage diamanter ved romtemperatur

For vårt arbeid designet vi et eksperiment der en liten chip av grafittlignende karbon ble utsatt for både ekstreme skjærkrefter og høye trykk for å oppmuntre til dannelsen av diamant.

I Motsetning til de fleste tidligere arbeider på denne fronten, ble det ikke påført ytterligere oppvarming på karbonprøven under kompresjon. Ved hjelp av avansert elektronmikroskopi-en teknikk som brukes til å fange svært høyoppløselige bilder – ble den resulterende prøven funnet å inneholde både vanlig diamant og Lonsdaleitt.

I dette aldri tidligere sett arrangementet var en tynn «elv» av diamant (omtrent 200 ganger mindre enn et menneskehår) omgitt av Et» hav » Av Lonsdaleitt.

strukturens arrangement minner om «skjærbånd» observert i andre materialer, hvor et smalt område opplever intens, lokalisert belastning. Dette tyder på at skjærkrefter var nøkkelen til dannelsen av disse diamantene ved romtemperatur.

Tøffe nøtter å knekke

evnen til å lage diamanter ved romtemperatur, i løpet av minutter, åpner opp mange produksjonsmuligheter.

Å Gjøre Lonsdaleite «hardere enn diamant» På denne måten er spesielt spennende nyheter for bransjer der det er behov for ekstremt harde materialer. For eksempel brukes diamant til å belegge borekroner og kniver for å forlenge levetiden til disse verktøyene.

den neste utfordringen for oss er å senke trykket som kreves for å danne diamantene. I vår forskning var det laveste trykket ved romtemperatur hvor diamanter ble observert å ha dannet 80 gigapascals. Dette tilsvarer 640 Afrikanske elefanter på spissen av en ballettsko!

hvis både diamant og Lonsdaleitt kunne lages ved lavere trykk, kunne vi gjort mer av det, raskere og billigere.

Les mer: vår evne til å produsere mineraler kan forvandle perlemarkedet, medisinsk industri og til og med bidra til å suge karbon fra luften