Благодаря новой технологии, синтез искусственных алмазов может осуществляться без значительного нагрева, включая получение даже редкого лонсдейлита.
Алмазы образуются в природе на большой глубине в земной коре. Для их формирования требуется значительное время, а также высокое давление и температура, превышающая 1000 °C. Синтетические алмазы получают быстрее, но этот процесс все еще требует огромных давлений и температур. Лишь недавно ученым удалось разработать методы, позволяющие обойтись без нагревания: в статье, опубликованной в журнале Small, в своих публикациях ученые утверждают об успешном создании алмазов при температуре, характерной для обычных комнатных условий.
Следует отметить, что атомы углерода способны формировать разнообразные структуры, начиная от плоского и черного графена и заканчивая сверхпрочным и прозрачным алмазом. Однако стоит учитывать, что алмазы также отличаются друг от друга: частицы в их кристаллах могут располагаться не только в привычной кубической структуре, но и в гексагональной кристаллической решетке, что приводит к образованию особого вида алмаза — лонсдейлит. В природе он встречается гораздо менее часто, а в лабораторных условиях получить его сложнее.
Ученым международной группы под руководством профессора Джоди Брэдби из Австралийского национального университета удалось создать как кубические, так и гексагональные алмазы, не прибегая к высоким температурам. Обычно для этого пытаются имитировать условия, характерные для недр Земли, с их высокой температурой и давлением. Однако в данном случае физики использовали другой природный процесс формирования алмазов — метеоритный.
Кристаллы могут образовываться непосредственно из углерода под воздействием сильных ударов, поступающих от небесных тел, причем этот процесс может происходить не только на Земле, но и в космическом пространстве. Считается, что ключевую роль здесь играет не столько температура, сколько сдвиговая сила, в результате возникает напряжение, при котором различные слои материала подвергаются воздействию сил, ориентированных в противоположные стороны. Это можно сравнить с резким ударом по столу, ножки которого недостаточно прочно закреплены: столешница смещается в одном направлении, а ножки — в другом.
Авторы разработали установку, предназначенную для воздействия на образец графита посредством мощного сдвигового усилия и значительного давления. Последующий анализ образца с использованием электронного микроскопа выявил наличие кристаллов алмаза. Эти кубические кристаллы сформировали микроскопический «капилляр» между слоями лонсдейлита. Процесс занял всего несколько минут, и исследователи рассчитывают усовершенствовать его для промышленного использования и масштабного производства этого исключительно прочного материала.
Возможно, увеличение сдвиговой силы позволит уменьшить давление, необходимое для формирования кристаллов. В настоящее время для этого требуется около 80 ГПа — как замечают авторы, «давление, сравнимое с весом 640 африканских слонов, балансирующих на носке балетного пуанта».