Пока алмазы образуются в естественной среде в течение миллиардов лет в недрах Земли, где экстремальные давление и температура создают идеальные условия для кристаллизации углерода, ученые работают над менее продолжительными и энергозатратными способами создания драгоценных камней.
Международной группе исследователей удалось сократить этот процесс до нескольких минут. Они впервые продемонстрировали технику, которая позволяет алмазам формироваться при комнатной температуре.
Первые в истории алмазы, синтезированные в лаборатории, были получены в 1953 году в Швеции. С тех пор процесс создания синтетических алмазов непрерывно совершенствовался.
В 2016 году ученые из Австралийского национального университета (ANU) продемонстрировали способ получения алмазов и их более прочной модификации — лонсдейлита — при относительно низкой температуре (400 градусов Цельсия) и давлении в 112 гигапаскалей.
Австралийские ученые продолжили исследования и теперь представили еще более совершенный способ получения алмазов и лонсдейлита. На этот раз драгоценные камни производились при обычной комнатной температуре и давлении в 80 гигапаскалей, а результат ни в чем не уступил предыдущим опытам.
Как и в предыдущих экспериментах, они использовали так называемую ячейку с алмазной наковальней, которая представляет собой устройство для создания экстремального давления. В наковальне был зажат образец аморфного углерода, который преобразовался в лонсдейлит за считанные минуты.
«Секрет заключается в том, как мы оказываем давление. Помимо высокого давления, наш углерод испытывает некий «сдвиг», который можно сравнить с силой скручивания или скольжения. Мы думаем, что это позволяет атомам углерода перемещаться на нужные места и образовывать лонсдейлит и обычный алмаз», — Джоди Брэдби, профессор ANU и ведущий автор исследования.
Лонсдейлит, как и алмаз, представляет собой углеродный кристалл, однако обладает еще большей твердостью. В природе этот минерал исключительно редок и встречается в основном в местах падения метеоритов.
Команда надеется, что новый метод позволит им производить значительное количество таких искусственных алмазов, в частности лонсдейлита, который, по прогнозам, будет на 58 процентов тверже обычных алмазов.
«Лонсдейлит может использоваться для резки сверхтвердых материалов на горнодобывающих предприятиях», — отмечает Брэдби.
