Diamenty to najcenniejsze minerały na świecie

Lonsdaelit – minerał o 58% twardszy od diamentu

Shirley Bassey śpiewała, że „diamenty są wieczne”, ale na pewno nie są niezniszczalne. Są inne, trwalsze minerały. Niedawno naukowcy stworzyli kryształ aż o 58% twardszy od diamentu. Co w nim niezwykłego?

Diamenty mają swój niezaprzeczalny urok i magię niedostępną dla innych kamieni szlachetnych. Dla wielu są sposobem pokazania swojego statusu, a dla innych po prostu ładnymi błyskotkami. Diamenty są także stosowane przy produkcji materiałów ściernych (diamenty syntetyczne) i narzędzi tnących i skrawających (m.in. noży do cięcia szkła). Teraz naukowcom udało się stworzyć materiał jeszcze twardszy od diamentu.

Magia diamentu

Diament jest alotropową odmianą węglą, który w dziesięciostopniowej skali twardości minerałów (skali Mohsa) zajmuje najwyższą pozycję. Ale skoro zarówno twardy diament, jak i miękki grafit, są odmianami węgla, co sprawia, że tworzą one tak odmienne struktury? W graficie każdy atom węgla łączy się z trzema innymi i tworzy płaszczyznę przypominającą plaster miodu. W przypadku diamentu mamy do czynienia z regularną siecią przestrzenną, bo każdy atom węgla łączy się z czterema innymi. To właśnie takie ułożenie świadczy o trwałości diamentu.

Około 10 lat temu odkryto lonsdaelit, znany również sześciokątnym diamentem, który miał być o 58% twardszy od diamentu ze względu na inne ułożenie atomów. Jest bardzo rzadki – powstaje w ekstremalnych warunkach, pod wpływem olbrzymiego ciśnienia, np. w momencie uderzenia meteorytu. Teraz udało się wytworzyć wystarczające ilości lonsdaelitu do badań. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Physical Review Letters.

Diament jest bardzo unikalnym minerałem. Jest nie tylko najtwardszy – ma piękne właściwości optyczne i bardzo wysoką przewodność cieplną. Teraz stworzyliśmy heksagonalną formę diamentu, wyprodukowaną w ramach eksperymentów kompresji szokowej, która jest znacznie sztywniejsza i mocniejsza niż zwykłe diamenty szlachetne.

Yogendra Gupta, dyrektor Instytutu Fizyki Wstrząsów

Niezwykła odmiana diamentu

Naukowcy użyli sprężonego gazu i prochu do wystrzelenia grafitowych dysków wielkości dziesięciocentówki w kierunku przezroczystego materiału z prędkością ponad 24 000 km/h. W momencie uderzenia powstał lonsdaleit. Wytrzymałość tego minerału zmierzono za pomocą fal dźwiękowych, które szybciej przechodzą przez gęstszy (twardszy) materiał. Badania potwierdziły, że lonsdaleit jest faktycznie o 58% sztywniejszy od diamentu.

Niestety, tak wytworzony lonsdaleit pozostał stabilny tylko przez kilka nanosekund. Można zatem stwierdzić, że jest ekstremalnie nietrwały. Jeżeli zespołowi Gupty uda się znaleźć sposób na zwiększenie trwałości minerału, może powstać nowa, niezwykle pożądana heksagonalna odmiana diamentu.

Może być to ważny bodziec do kontynuowania prac nad lonsdaleitami. Wielu jubilerów rezygnuje ze sprzedaży minerałów wydobywanych z kopalń na rzecz diamentów wytwarzanych w laboratoriach (np. jeden z największych jubilerów na świecie – Pandora). Podobnie może być z trwalszym i cenniejszym lonsdaleitem.

Chcesz być na bieżąco z CHIP? Obserwuj nas w Google News