Ερευνητές στην Κίνα ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να δημιουργήσουν, για πρώτη φορά όπως υποστηρίζουν, καθαρά δείγματα εξαγωνικού διαμαντιού – μιας εξαιρετικά σπάνιας μορφής άνθρακα που για δεκαετίες αποτελούσε αντικείμενο επιστημονικής διαμάχης. Η συγκεκριμένη μορφή θεωρείται ότι υπάρχει σε ορισμένους μετεωρίτες που προέρχονται από θραύσματα αρχαίων νάνων πλανητών.
Το κοινό φυσικό διαμάντι είναι γνωστό ως κυβικό διαμάντι, επειδή τα άτομα άνθρακα στο κρυσταλλικό του πλέγμα σχηματίζουν κυβική δομή. Πρόκειται για το πιο σκληρό φυσικό υλικό που γνωρίζουμε στη Γη και καταλαμβάνει την κορυφή της κλίμακας Κλίμακα Mohs, η οποία χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της σκληρότητας των ορυκτών.
Αντίθετα, στο εξαγωνικό διαμάντι τα άτομα άνθρακα οργανώνονται σε εξαγωνικό μοτίβο, παρόμοιο με τη δομή μιας κηρήθρας.
Η ιστορία του λονσντεϊλίτη
Η πιθανότητα ύπαρξης αυτής της εναλλακτικής μορφής διαμαντιού είχε προταθεί ήδη από το 1962, όταν επιστήμονες του Κέντρου Έρευνας Άνθρακα στο Πίτσμπουργκ διατύπωσαν τη θεωρία ότι ο άνθρακας μπορεί να οργανώνεται όχι μόνο σε κυβικό αλλά και σε εξαγωνικό πλέγμα.
Λίγα χρόνια αργότερα, το 1967, ερευνητές ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν στο εργαστήριο μια τέτοια μορφή διαμαντιού και την ονόμασαν Λονσντεϊλίτης προς τιμήν της Βρετανίδας κρυσταλλογράφου Kathleen Lonsdale.
Στη συνέχεια, οι επιστήμονες άρχισαν να αναζητούν το υλικό αυτό και στη φύση, κυρίως σε έναν σπάνιο τύπο μετεωρίτη που ονομάζεται ουρελίτης, ο οποίος θεωρείται ότι προέρχεται από τον μανδύα κατεστραμμένων νάνων πλανητών.
Οι πρώτες ενδείξεις παρουσίας του καταγράφηκαν το 1967 σε μετεωρίτες όπως ο Canyon Diablo από την Αριζόνα των Ηνωμένων Πολιτειών και ο Goalpara από την Ινδία.
Ωστόσο, η ύπαρξη του εξαγωνικού διαμαντιού παρέμεινε αμφισβητούμενη για δεκαετίες. Πολλοί επιστήμονες υποστήριζαν ότι τα δείγματα δεν αποτελούσαν ξεχωριστό υλικό αλλά παραμορφωμένες μορφές του συνηθισμένου κυβικού διαμαντιού. Το βασικό πρόβλημα ήταν ότι δεν υπήρχαν απολύτως καθαρά δείγματα για να μελετηθούν.
Η νέα επιστημονική εξέλιξη
Η πρόσφατη μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature, φαίνεται να δίνει απάντηση σε αυτό το ζήτημα. Οι ερευνητές κατάφεραν να παρασκευάσουν αρκετά καθαρά δείγματα εξαγωνικού διαμαντιού με διάμετρο περίπου 1,5 χιλιοστού, μέγεθος αρκετό ώστε να αναλυθούν με ακρίβεια στο εργαστήριο.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το υλικό είναι ακόμη πιο σκληρό και πιο άκαμπτο από το συμβατικό διαμάντι. Επιπλέον παρουσίασε σημαντικά μεγαλύτερη αντοχή στην οξείδωση.
Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντέχει υψηλότερες θερμοκρασίες χωρίς να αλλοιώνεται εύκολα η επιφάνειά του από αντιδράσεις με το οξυγόνο – μια ιδιότητα ιδιαίτερα σημαντική για βιομηχανικές εφαρμογές, όπως οι γεωτρήσεις ή τα εργαλεία κοπής.
Πώς δημιουργήθηκε στο εργαστήριο
Για τη δημιουργία των δειγμάτων, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ιδιαίτερα οργανωμένο γραφίτη και τον υπέβαλαν σε ακραίες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας. Συγκεκριμένα, το υλικό συμπιέστηκε για περίπου δέκα ώρες σε πίεση 20 γιγαπασκάλ – δηλαδή περίπου 200.000 φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση – και σε θερμοκρασίες που κυμαίνονταν μεταξύ 1.300 και 1.900 βαθμών Κελσίου.
Όταν οι συνθήκες ξεπερνούσαν αυτά τα επίπεδα, το εξαγωνικό διαμάντι άρχιζε να μετατρέπεται ξανά στη γνωστή κυβική μορφή του.
Πιθανές εφαρμογές και επιστημονική σημασία
Η επιτυχία αυτή δεν αφορά μόνο τη βασική επιστημονική έρευνα. Το εξαγωνικό διαμάντι θα μπορούσε στο μέλλον να χρησιμοποιηθεί σε πιο ανθεκτικά εργαλεία κοπής και διάτρησης, σε λειαντικές επιφάνειες υψηλής αντοχής ή ακόμη και σε συστήματα ψύξης ηλεκτρονικών συσκευών.
Παράλληλα, η παρουσία του υλικού σε μετεωρίτες μπορεί να προσφέρει πολύτιμες πληροφορίες για τις ακραίες συνθήκες που επικρατούσαν κατά τον σχηματισμό τους, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα την εξέλιξη και την ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.
