Natūralus deimantas, dar vadinamas kubiniu deimantu, ilgai buvo laikomas kiečiausia natūralia medžiaga Žemėje – Moso kietumo skalėje, kuri vertina mineralų atsparumą įbrėžimams, deimantas naudojamas kaip skalės viršutinė riba. Jis vadinamas kubiniu deimantu dėl tvarkingo anglies atomų išdėstymo kubinėje struktūroje. Tuo tarpu šešiakampis deimantas anglies atomus išdėsto šešiakampiame tinklelyje – panašiai kaip medaus korys.
Sunkiai aptinkamas mineralas
1962 m. Pitsburgo anglies tyrimų centro mokslininkai iškėlė hipotezę, kad deimantą sudarantys anglies atomų sluoksniai gali būti išdėstyti šešiakampėje, o ne kubinėje gardelėje – atsižvelgiant į tai, kaip anglis sudaro ryšius su kitais anglies atomais. 1967 m. mokslininkai laboratorijoje atrado šešiakampį deimantą – arba lonsdaleitą – įtardami, kad jis gali būti kietesnis už kubinį deimantą.
Jie pradėjo jo ieškoti specialioje deimantais turtingoje meteorito rūšyje, vadinamoje ureilitu, kuri susidaro iš susmulkintų nykštukinių planetų mantijos. Pirmieji šešiakampio deimanto radiniai gamtoje buvo užfiksuoti 1967 m. straipsnyje: trys Velnio kanjono (Canyon Diablo) meteoritai (asteroido, kurie Arizonoje suformavo didelį kraterį, fragmentai), kuriuose buvo apie 30 proc. šešiakampio ir 70 proc. kubinio deimanto fazių, bei Goalpara meteorituose (rastuose Asame, Indijoje), kuriuose buvo nedidelis kiekis šešiakampio deimanto.
Susiję straipsniai
Ne visi sutinka, kad Velnio Kanjonas lonsdaleitas iš tiesų egzistuoja. Kai kurie mokslininkai manė, kad šiuos duomenis galima paaiškinti netobulais kubiniais deimantais, susikaupusiais chaotiškai, ir nebuvo įsitikinę, kad ankstesniuose tyrimuose buvo aptiktas lonsdaleitas. Tačiau keli naujausi tyrimai patvirtino lonsdaleito buvimą meteorituose ir laboratoriniuose mėginiuose, įskaitant 2025 m. tyrimą, kurio metu laboratorijoje buvo pagamintas nedidelis jo kiekis.
Didžiausias iššūkis identifikuojant lonsdaleitą yra grynų mėginių trūkumas. Daugeliu atvejų lonsdaleitas yra sumaišytas su kubiniais deimantais, grafitu ir kitais mineralais. Dėl to buvo sunku – ar net neįmanoma – ištirti ir išmatuoti jo unikalias savybes.
Naujajame tyrime, paskelbtame kovo 4 d. žurnale „Nature“, ši problema buvo išspręsta sukuriant keletą grynų šešiakampio deimanto mėginių, kurių skersmuo buvo apie 1,5 milimetro – pakankamai didelis, kad būtų galima išmatuoti mėginių medžiagines savybes. Komanda nustatė, kad šešiakampis deimantas yra tiek tvirtesnis, tiek kietesnis už kubinį deimantą, be to, jis yra daug atsparesnis oksidacijai nei kubinis deimantas. Tai reiškia, kad šešiakampis deimantas gali atlaikyti daug aukštesnes temperatūras, jo paviršius nepasidengia nešvarumais dėl reakcijos su deguonimi – o tai yra svarbu tokioms taikymo sritims kaip gręžimas.
Pirmieji šešiakampio deimanto įrodymai?
Tyrimas taip pat pateikia svarbių įrodymų, kad šešiakampis deimantas yra reali medžiaga. Remiantis tyrimu, „struktūrinės ir spektroskopinės analizės, pagrįstos didelio masto molekulinės dinamikos modeliavimais, vienareikšmiškai patvirtina HD (šešiakampio deimanto) tapatybę“.
Norėdami pagaminti mėginius, mokslininkai 10 valandų spaudė labai struktūruotą grafitą (grafitą, kurio anglies atomai yra tvarkingai išdėstyti) esant 20 gigapaskalių slėgiui – t. y. maždaug 200 000 kartų didesniam nei Žemės atmosferos slėgis jūros lygyje – ir veikė juos temperatūromis nuo 1300 iki 1900 laipsnių Celsijaus. Esant aukštesnei temperatūrai ir slėgiui, lonsdaleitas pradėjo virsti kubiniu deimantu.
Šešiakampis deimantas galėtų pagerinti procesus ir įrankius, kurie šiuo metu remiasi kubiniu deimantu – pavyzdžiui, gręžimo ir pjovimo įrankius, poliravimo abrazyvines dangas ir šilumos išsklaidymą elektronikoje. Jo buvimas meteorituose taip pat gali mums daug pasakyti apie tai, kaip susiformavo meteoritas ir iš kur jis atkeliavo, suteikdamas daugiau užuominų apie mūsų Saulės sistemą.
Ši sunkiai aptinkama medžiaga „turi potencialių pritaikymų daugelyje sričių, pavyzdžiui, pjovimo įrankiuose, šilumos valdymo medžiagose ir kvantiniuose jutikliuose“, – straipsnyje žurnale „Nature“ teigia naujojo „Nature“ tyrimo bendraautorius ir fizikas iš Čengdžou universiteto Chong-Xin Shan.
Naujajame tyrime taip pat pateikiama „praktinė strategija, kaip gaminti HD (šešiakampį deimantą) dideliais kiekiais“ – o tai, pasak autorių, atveria kelią didesnių mėginių gamybai, išsamesniems moksliniams tyrimams ir pramoniniam pritaikymui, kuriam nebebus kliūčių dėl kubinio deimanto kietumo, rašo „Live Science“.