în natură, diamantele se formează adânc în pământ de-a lungul a miliarde de ani. Acest proces necesită medii cu o presiune excepțional de ridicată și temperaturi care depășesc 1.000 de Centimetre.

echipa noastră internațională a creat două tipuri diferite de diamante la temperatura camerei — și în câteva minute. Este pentru prima dată când diamantele au fost produse cu succes într-un laborator fără căldură adăugată.

concluziile noastre sunt publicate în revista Small.

există mai multe forme de diamant

atomii de Carbon se pot lega împreună în mai multe moduri pentru a forma diferite materiale, inclusiv grafit negru moale și diamant transparent dur.

există multe forme bine cunoscute de carbon cu lipire asemănătoare grafitului, inclusiv grafenul, cel mai subțire material măsurat vreodată. Dar știați că există, de asemenea, mai mult de un tip de material pe bază de carbon cu lipire asemănătoare diamantului?

într-un diamant normal, atomii sunt aranjați într-o structură cristalină cubică. Cu toate acestea, este de asemenea posibil să se aranjeze acești atomi de carbon astfel încât să aibă o structură cristalină hexagonală. această formă diferită de diamant se numește lonsdaleită, numită după cristalograful irlandez și membru al Societății Regale Kathleen Lonsdale, care a studiat structura carbonului folosind raze X.

există mult interes pentru Lonsdaleit, deoarece se estimează că este cu 58% mai greu decât diamantul obișnuit — care este deja considerat cel mai dur material natural de pe Pământ.

a fost descoperit pentru prima dată în natură, la locul craterului meteorit Canyon Diablo din Arizona. Cantități mici de substanță au fost sintetizate de atunci în laboratoare prin încălzirea și comprimarea grafitului, folosind fie o presă de înaltă presiune, fie explozivi.

cercetările noastre arată că atât lonsdaleitul, cât și diamantul obișnuit pot fi formate la temperatura camerei într-un cadru de laborator, prin aplicarea unor presiuni ridicate.grafit: pentru a valorifica Australia trebuie să investească în conversie

numeroasele moduri de a face un diamant

diamantele au fost sintetizate în laboratoare încă din 1954. Apoi, Tracy Hall de la General Electric le-a creat folosind un proces care imita condițiile naturale din scoarța terestră, adăugând catalizatori metalici pentru a accelera procesul de creștere. rezultatul a fost diamantele de înaltă presiune, la temperaturi ridicate, similare cu cele găsite în natură, dar adesea mai mici și mai puțin perfecte. Acestea sunt încă fabricate astăzi, în principal pentru aplicații industriale. cealaltă metodă majoră de fabricare a diamantelor este printr-un proces chimic-gaz care folosește un diamant mic ca „sămânță” pentru a crește diamante mai mari. Sunt necesare temperaturi de aproximativ 800 de kilograme. În timp ce creșterea este destul de lentă, aceste diamante pot fi cultivate mari și relativ fără defecte.

natura a oferit indicii despre alte modalități de a forma diamante, inclusiv în timpul impactului violent al meteoriților pe Pământ, precum și în procese precum coliziuni de asteroizi de mare viteză în sistemul nostru solar-creând ceea ce numim „diamante extraterestre”.

oamenii de știință au încercat să înțeleagă exact cum se formează impactul sau diamantele extraterestre. Există unele dovezi că, pe lângă temperaturile și presiunile ridicate, forțele de alunecare (cunoscute și sub numele de forțe de „forfecare”) ar putea juca un rol important în declanșarea formării lor.

un obiect care este afectat de forțele de forfecare este împins într-o direcție în partea de sus și în direcția opusă în partea de jos.

un exemplu ar fi împingerea unui pachet de cărți spre stânga în partea de sus și spre dreapta în partea de jos. Acest lucru ar forța puntea să alunece și cărțile să se răspândească. Prin urmare, forțele de forfecare sunt numite și forțe „glisante”.

fabricarea diamantelor la temperatura camerei

pentru munca noastră, am conceput un experiment în care un mic cip de carbon asemănător grafitului a fost supus atât forțelor de forfecare extreme, cât și presiunilor ridicate, pentru a încuraja formarea diamantului.spre deosebire de majoritatea lucrărilor anterioare pe acest front, nu s-a aplicat încălzire suplimentară probei de carbon în timpul comprimării. Folosind microscopie electronică avansată-o tehnică utilizată pentru a captura imagini de înaltă rezoluție — s-a constatat că eșantionul rezultat conține atât diamant obișnuit, cât și Lonsdaleit.

în acest aranjament nemaivăzut, un „râu” subțire de diamant (de aproximativ 200 de ori mai mic decât un păr uman) a fost înconjurat de o „mare” de Lonsdaleită.

aranjamentul structurii amintește de „bandajul de forfecare” observat în alte materiale, în care o zonă îngustă experimentează o tulpină intensă, localizată. Acest lucru sugerează că forțele de forfecare au fost esențiale pentru formarea acestor diamante la temperatura camerei.

nuci dure pentru a sparge

capacitatea de a face diamante la temperatura camerei, într-o chestiune de minute, deschide numeroase posibilități de fabricație.

în mod specific, a face Lonsdaleitul „mai greu decât diamantul” în acest fel este o veste interesantă pentru industriile în care sunt necesare materiale extrem de dure. De exemplu, diamantul este folosit pentru a acoperi burghie și lame pentru a prelungi durata de viață a acestor instrumente.

următoarea provocare pentru noi este de a reduce presiunea necesară pentru a forma diamantele.

în cercetarea noastră, cea mai mică presiune la temperatura camerei în care s-a observat că s-au format diamante a fost de 80 gigapascali. Acesta este echivalentul a 640 de elefanți africani pe vârful unui pantof de balet! dacă atât diamantul, cât și Lonsdaleitul ar putea fi făcute la presiuni mai mici, am putea face mai mult din el, mai rapid și mai ieftin.

Read more: capacitatea noastră de a produce minerale ar putea transforma piața bijuteriilor, industriile medicale și chiar ajuta la aspirarea carbonului din aer