
Първият масов синтез на хексагонален диамант бележи важен етап за въглеродните алотропи, предлагайки на изследователите възможност за по-подробно определяне на характеристиките на този уникален материал.
Диамантът е един от най-твърдите материали, известни в природата, което се дължи на неговата структура, в която въглеродните атоми се свързват ковалентно в перфектна тетраедрична подредба. Преди близо 60 години учени предсказват по-твърда, алтернативна форма, наречена хексагонален диамант, който има хексагонална решетка, а не кубичната решетка като конвенционалния диамант.
На Земята е открит естествен шестоъгълен диамант, за който се смята, че се е образувал по време на удари на метеорити, когато огромните температури и налягания могат бързо да трансформират графита в тази рядка форма на диамант. Но досега са откривани само малки зрънца от този естествен шестоъгълен диамант, смесени с кубичен диамант и графит. Методите, възпроизвеждащи топлината и налягането на удар на метеорит в лаборатория, често водят до нанокристални структури на шестоъгълен диамант, като тези проби често са нечисти, което затруднява изучаването на шестоъгълния диамант.
"Сега успяхме да направим парче от почти чист шестоъгълен диамант с размер на милиметър", разказва Хо-Куан Мао (Ho-Kwang Mao) от Центъра за напреднали изследвания в областта на науката и технологиите за високо налягане в Китай.
Шестоъгълният диамант се състои от извити слоеве тип "пчелна пита", подобни на графита. Кредит: Liuxiang Yang et al/Springer Nature Limited 2025
За да направят това, Мао и неговият екип в САЩ и Китай прилагат налягане, около 200 000 пъти атмосферното, върху монокристал от чист графит, използвайки диамантена наковалня. Рентгеновата дифракция in situ (на място) преди и след прилагане на това налягане позволява на учените да наблюдават с микроскоп превръщането на графита в хексагонален диамант. Докато пробата все още е под налягане, лазерното нагряване до 1400°C стабилизира пробата, позволявайки на изследователите да възстановят и впоследствие да изследват почти чистата проба.
"Този нов двуетапен метод предоставя първите окончателни доказателства за хексагоналния диамант като отделен и възстановим материал", отбелязва Ейичи Накамура (Eiichi Nakamura), неорганичен химик в Токийския университет, който преди това е работил върху въглеродни алотропи.
Чрез този метод екипът синтезира кристали от почти чист хексагонален диамант, съдържащи няколко микрокристала от по-познатия кубичен диамант. Кристалите варират с размер от 100 μm до няколко милиметра, което бележи първото образуване на отделно и възстановимо количество от материала.
Трансмисионна електронна микрография на структурата на хексагоналния диамант. Кредит: Liuxiang Yang et al/Springer Nature Limited 2025
"Ако се направи [модела на свързване на въглеродните атоми] триизмерен, има само два начина за опаковане на слоевете", обяснява Мао. "Има ABC опаковане в кубичния диамант и AB опаковане за хексагоналния."
Трансмисионната електронна микроскопия с висока резолюция потвърди, че пробата има AB подреждане на извити слоеве тип "пчелна пита", структура, показваща, че това е хексагонален диамант.
Учените изследват структурата допълнително, използвайки различни спектроскопски техники.
"Открихме, че една от връзките между слоевете всъщност е по-къса в сравнение с останалите три, така че това помага да се обясни защо структурата е по-здрава [в сравнение с кубичния диамант]", посочва Мао. Резултатите също така показват, че всички връзки са sp³σ връзки, без sp²π връзки, които биха сигнализирали за наличието на графит.
Екипът е проверил и твърдостта на материала, използвайки диск с диаметър 1 мм от шестоъгълен диамант, установявайки, че твърдостта е сравнима с тази на естествения диамант, поради незначителни кубични дефекти на диаманта.
Бъдещите изследвания вероятно ще се фокусират върху усъвършенстване на условията на синтез, като Накамура отбелязва, че "това постижение в синтеза бележи важен етап в изучаването на въглеродните алотропи".
Справка: Yang, L., Lau, K.C., Zeng, Z. et al. Synthesis of bulk hexagonal diamond. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09343-x
Източник: News Rare diamond with unique hexagonal structure is harder than natural counterpart, Mason WakleyMason Wakley
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари
Прост Човек
Стъклените бутилки съдържат 5 до 50 пъти повече микропластмаси от пластмасовите бутилки
dolivo
Най-старите "човешки" фосили в Япония, се оказаха нечовешки, твърди ново проучване
dolivo
Как „зеленото побутване“ стимулира устойчивите избори на хората
helper68
Натурални суперколайдери: Черните дупки могат да се използват ускорители на частици