Гексагональные алмазы, названные в честь их шестигранной кристаллической структуры, были обнаружены в некоторых местах падения метеоритов, а другие ненадолго были изготовлены в лабораториях, но они были либо слишком малы, либо просуществовали слишком недолго, чтобы их можно было измерить.
Теперь ученые из Института физики ударов Университета штата Вашингтон создали шестиугольные алмазы, достаточно большие, чтобы измерить их жесткость с помощью звуковых волн. Их выводы подробно описаны в недавней статье в Physical Review B.
Алмаз —это уникальный материал. Он не только самый прочный — он обладает прекрасными оптическими свойствами и очень высокой теплопроводностью. Теперь мы сделали гексагональную форму алмаза, полученную в результате экспериментов по ударному сжатию, которая значительно жестче и прочнее, чем обычные драгоценные алмазы.
Исследователи давно хотели создать материал, более прочный, чем природные алмазы, который можно было бы использовать в различных отраслях промышленности. Хотя многие предполагали, что гексагональные алмазы будут прочнее, исследование WSU дает первое экспериментальное доказательство того, что это так.
Ведущий автор Трэвис Волц, ныне постдокторант Ливерморской национальной лаборатории Лоуренса, сосредоточил свою диссертационную работу в Университете штата Вашингтон на создании гексагональных алмазов из графита. Для этого исследования Волц и Гупта использовали порох и сжатый газ, чтобы продвинуть небольшие графитовые диски размером с десятицентовую монету со скоростью около 15 000 миль в час по прозрачному материалу. Удар вызвал в дисках ударные волны, которые очень быстро превратили их в шестиугольные алмазы.
Сразу после удара исследователи создали небольшую звуковую волну и использовали лазеры, чтобы измерить ее движение через алмаз. Звук быстрее распространяется через более жесткий материал. Раньше звук быстрее всего перемещался через кубический алмаз. В созданных в лаборатории шестиугольных алмазах он двигался быстрее.
Каждый процесс происходил за несколько миллиардных долей секунды или наносекунды, но исследователи смогли провести измерения жесткости до того, как удар с высокой скоростью разрушил алмаз.
Жесткость — это способность материала сопротивляться деформации под действием силы или давления — например, порода жестче резины, поскольку резина изгибается при нажатии. Твердость — это устойчивость к царапинам или другим деформациям поверхности.
По словам Фольца, как правило, более жесткие материалы также и более твердые. Хотя исследователи не смогли поцарапать алмазы, чтобы напрямую проверить твердость, измеряя жесткость алмазов, они могут сделать выводы об их твердости.
Если наука продвинется к тому моменту, когда можно будет создавать и извлекать гексагональные алмазы лабораторного производства, у них может быть целый ряд применений. Хотя промышленные преимущества очевидны, Гупта сказал, что гексагональные бриллианты однажды все еще могут быть использованы на обручальных кольцах. В настоящее время кубические алмазы, изготовленные в лаборатории, имеют меньшую ценность по сравнению с их природными аналогами, но шестиугольные алмазы, вероятно, будут более ценными.
