Китайские учёные создали уникальный алмазный кристалл в форме шестиугольника —размер 1 миллиметр

Исследовательская группа из Китая впервые получила гексагональный алмаз чистой фазы в миллиметровом масштабе, что подтверждает реальность существования этой формы углерода и открывает перспективы для промышленного применения.

Традиционные алмазы обладают кубической кристаллической решёткой, тогда как гексагональная модификация, известная также как лонсдейлит, характеризуется шестигранной атомной структурой. Ранее этот материал обнаруживали лишь в микроскопических количествах в зонах падения метеоритов, что порождало дискуссии о том, является ли он самостоятельной фазой или представляет собой дефектную разновидность кубического алмаза.

Согласно теоретическим расчётам, гексагональная структура должна обеспечивать повышенную твёрдость за счёт более коротких и прочных межатомных связей между слоями. Предполагалось, что такой материал может превосходить обычный алмаз по твёрдости до 50%.

В новом исследовании под руководством физика Чунсинь Шаня из Университета Чжэнчжоу применялся метод высокого давления и высокой температуры. Графит подвергали сжатию до 20 гигапаскалей — что примерно в 200 тысяч раз превышает атмосферное давление Земли — с последующим нагревом до 1900 °C. В результате удалось стабилизировать гексагональную кристаллическую фазу.

Полученные кристаллы достигали одного миллиметра в поперечнике. Для верификации фазовой чистоты использовались рентгеноструктурный анализ и атомно-силовая микроскопия высокого разрешения.

Экспериментальные измерения показали, что гексагональный алмаз демонстрирует повышенную жёсткость и устойчивость к окислению по сравнению с кубическим аналогом. Однако прирост твёрдости оказался незначительным и не достиг теоретически предсказанных значений. Это указывает на необходимость уточнения моделей, описывающих предельные механические характеристики углеродных материалов.

Возможность контролируемого синтеза фазово-чистого лонсдейлита создаёт предпосылки для внедрения в отрасли, требующие экстремальной износостойкости: прецизионная механическая обработка, глубинное бурение, производство высокоточного инструмента. Дополнительно материал рассматривается как перспективная платформа для систем теплоотвода и квантовых сенсоров.

С научной точки зрения воспроизводимое получение гексагонального алмаза позволяет использовать его в качестве минералогического маркера для реконструкции условий ударного метаморфизма при изучении метеоритных кратеров на Земле и других небесных телах.

Источник: interestingengineering