Ερευνητές στην Κίνα υποστηρίζουν ότι δημιούργησαν τα πρώτα δείγματα ενός καθαρού εξαγωνικού διαμαντιού, μιας θεωρητικής και εξαιρετικά σπάνιας μορφής υπερανθεκτικού διαμαντιού που έχει βρεθεί σε μετεωρίτες από κατεστραμμένους νάνους πλανήτες.
Το διαμάντι είναι το σκληρότερο φυσικό υλικό με σκληρότητα 10 που είναι το ανώτατο όριο στην κλίμακα ανθεκτικότητας ορυκτών Mohs. Το διαμάντι κρυσταλλώνεται στο κυβικό σύστημα. Η εξαιρετική του σκληρότητα οφείλεται στην τρισδιάστατη δομή δικτύου των ατόμων άνθρακα. Αντίθετα στο εξαγωνικό διαμάντι τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν ένα πλέγμα από εξάγωνα παρόμοιο με κηρήθρα.
Το 1962 ερευνητές στο Ερευνητικό Κέντρο Άνθρακα στο Πίτσμπουργκ πρότειναν ότι τα στρώματα ατόμων άνθρακα που σχηματίζουν το διαμάντι θα μπορούσαν να οργανωθούν και σε εξαγωνικό πλέγμα αντί για κυβικό λόγω του τρόπου με τον οποίο τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν δεσμούς μεταξύ τους. Το 1967 οι επιστήμονες ανακάλυψαν στο εργαστήριο το εξαγωνικό διαμάντι γνωστό ως Lonsdaleite και υπέθεσαν ότι μπορεί να είναι ακόμη πιο σκληρό από το συνηθισμένο διαμάντι.
Στη συνέχεια άρχισαν να το αναζητούν σε έναν ιδιαίτερο τύπο μετεωρίτη πλούσιο σε διαμάντια, τον ουρειλίτης (Ureilite) ο οποίος προέρχεται από τον μανδύα διαλυμένων νάνων πλανητών. Οι πρώτες ενδείξεις εξαγωνικού διαμαντιού στη φύση καταγράφηκαν το 1967 σε μετεωρίτες όπως ο Canyon Diablo (θραύσματα αστεροειδούς που δημιούργησε μεγάλο κρατήρα στην Arizona) και ο Goalpara που βρέθηκε στο Assam της Ινδία.
Οι μετεωρίτες Canyon Diablo περιείχαν περίπου 30% εξαγωνικό διαμάντι και 70% κυβικό διαμάντι. Ωστόσο δεν συμφωνούν όλοι οι επιστήμονες ότι το εξαγωνικό διαμάντι υπήρχε πραγματικά σε αυτά τα δείγματα. Μερικοί θεωρούσαν ότι τα στοιχεία μπορούσαν να εξηγηθούν από ατελή κυβικά διαμάντια με χαοτική κρυσταλλική δομή.
Παρόλα αυτά, πολλές πρόσφατες μελέτες έχουν εντοπίσει lonsdaleite σε μετεωρίτες και σε εργαστηριακά δείγματα, συμπεριλαμβανομένης μιας μελέτης το 2025 που κατάφερε να δημιουργήσει μικρές ποσότητες στο εργαστήριο.
Το βασικό πρόβλημα και η μελέτη
Η μεγαλύτερη δυσκολία στην ταυτοποίηση του lonsdaleite ήταν η έλλειψη καθαρών δειγμάτων. Συνήθως εμφανίζεται αναμεμειγμένο με κυβικό διαμάντι, γραφίτη και άλλα ορυκτά. Αυτό καθιστούσε πολύ δύσκολο ή και αδύνατο να μετρηθούν οι πραγματικές του ιδιότητες. Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Nature» και οι ερευνητές αναφέρουν ότι κατάφεραν να δημιουργήσουν καθαρά δείγματα εξαγωνικού διαμαντιού διαμέτρου περίπου 1,5 χιλιοστών αρκετά μεγάλα ώστε να μετρηθούν οι ιδιότητές τους.
Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το εξαγωνικό διαμάντι είναι πιο άκαμπτο, είναι πιο σκληρό από το κυβικό διαμάντι, έχει πολύ μεγαλύτερη αντοχή στην οξείδωση. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να αντέχει πολύ υψηλότερες θερμοκρασίες χωρίς να αντιδρά με το οξυγόνο, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό για εφαρμογές όπως γεωτρήσεις.
Απόδειξη ότι υπάρχει πραγματικά
Η μελέτη παρέχει επίσης ισχυρά στοιχεία ότι το εξαγωνικό διαμάντι είναι πραγματικό υλικό. Σύμφωνα με τη μελέτη «Οι δομικές και φασματοσκοπικές αναλύσεις, σε συνδυασμό με μεγάλης κλίμακας προσομοιώσεις μοριακής δυναμικής, επιβεβαιώνουν χωρίς αμφιβολία την ταυτότητα του εξαγωνικού διαμαντιού.»
Για να δημιουργήσουν τα δείγματα οι ερευνητές συμπίεσαν πολύ γραφίτη για 10 ώρες σε πίεση 20 γιγαπασκάλ (GPa) που είναι περίπου 200,000 φορές μεγαλύτερη από την ατμοσφαιρική πίεση της Γης σε θερμοκρασίες 1,300–1,900 βαθμούς Κελσίου. Σε ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες και πιέσεις το εξαγωνικό διαμάντι άρχισε να μετατρέπεται σε κυβικό διαμάντι.
Πιθανές εφαρμογές
Το εξαγωνικό διαμάντι θα μπορούσε να βελτιώσει πολλές τεχνολογίες που σήμερα χρησιμοποιούν συμβατικό διαμάντι όπως εργαλεία κοπής και γεώτρησης, λειαντικές επιστρώσεις, συστήματα απαγωγής θερμότητας σε ηλεκτρονικές συσκευές. Η παρουσία του σε μετεωρίτες μπορεί επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν πώς σχηματίστηκαν αυτοί οι μετεωρίτες και από πού προήλθαν δίνοντας νέα στοιχεία για την ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.
«Έχει πιθανές εφαρμογές σε πολλούς τομείς, όπως εργαλεία κοπής, υλικά διαχείρισης θερμότητας και κβαντικούς αισθητήρες» λέει ο φυσικός Τσόνγκ Ξιν Σαν από το Πανεπιστήμιο Zhengzhou University.
Οι ερευνητές τονίζουν επίσης ότι η νέα μέθοδος παρέχει μια πρακτική στρατηγική για τη μαζική παραγωγή εξαγωνικού διαμαντιού ανοίγοντας το δρόμο για μεγαλύτερα δείγματα, περισσότερη επιστημονική έρευνα και βιομηχανικές εφαρμογές που δεν θα περιορίζονται πλέον από τη σκληρότητα του συμβατικού διαμαντιού.
