Группа китайских учёных совершила то, что до сих пор считалось недостижимым: они синтезировали редчайший «гексагональный алмаз» и экспериментально доказали, что этот материал твёрже обычного природного алмаза. Для физики это абсолютный прецедент — подобного результата прежде не удавалось добиться никому.
Алмаз, как известно, долгое время занимал позицию самого твёрдого природного материала на Земле. Его кристаллическая решётка кубического типа обеспечивает экстремальную прочность, и десятилетиями учёные гадали: а что, если атомы углерода упорядочить иначе? Теоретически гексагональная структура — когда атомы расположены не в кубической, а в шестиугольной решётке — должна давать ещё более прочный материал. Но теория оставалась теорией.
Само существование гексагонального алмаза было предметом дискуссий. Его наблюдали в микроскопических количествах при ударных воздействиях — например, в метеоритных кратерах. Однако получить образец, пригодный для полноценного изучения и, тем более, для измерения механических свойств, никому не удавалось. Материал возникал на доли секунды и тут же распадался. Или его количество было настолько мизерным, что ни о каких достоверных замерах говорить не приходилось.
Китайские исследователи нашли способ стабилизировать эту структуру. Детали их подхода связаны с экстремальными условиями синтеза — колоссальным давлением и температурой, при которых углерод «перестраивается» в гексагональную конфигурацию. Причём, что критически ценно, полученный образец оказался достаточно стабильным для проведения прямых измерений твёрдости.
И измерения подтвердили то, что предсказывала теория: гексагональный алмаз действительно превосходит по твёрдости классический кубический алмаз. Для материаловедения это большое дело. Алмаз и без того используется повсеместно — от буровых установок до хирургических инструментов. Материал ещё прочнее открывает перспективы там, где даже алмазные покрытия изнашиваются слишком быстро.
Отдельно стоит отметить формулировку, которую используют при описании этого достижения: «сверхпрочный минерал, существование которого, возможно, наконец доказано». То есть до этого эксперимента научное сообщество не имело достаточных оснований утверждать, что гексагональный алмаз вообще может существовать в устойчивой форме. Теперь такие основания есть.
Впрочем, от лабораторного успеха до практического применения путь обычно неблизкий. Вопрос масштабируемости — сколько такого материала можно произвести и по какой цене — остаётся открытым. Синтез при экстремальных параметрах редко бывает дешёвым. Но сам факт, что гексагональный алмаз удалось создать и измерить его свойства, меняет ландшафт. Это уже не гипотетический объект, а реальный материал с подтверждёнными характеристиками.
Для Китая это ещё и репутационная победа в фундаментальной науке. Страна последние годы активно наращивает присутствие в области физики высоких давлений и материаловедения, и получение «невозможного» алмаза — результат, который трудно проигнорировать даже скептикам.
Изображение носит иллюстративный характер
Алмаз, как известно, долгое время занимал позицию самого твёрдого природного материала на Земле. Его кристаллическая решётка кубического типа обеспечивает экстремальную прочность, и десятилетиями учёные гадали: а что, если атомы углерода упорядочить иначе? Теоретически гексагональная структура — когда атомы расположены не в кубической, а в шестиугольной решётке — должна давать ещё более прочный материал. Но теория оставалась теорией.
Само существование гексагонального алмаза было предметом дискуссий. Его наблюдали в микроскопических количествах при ударных воздействиях — например, в метеоритных кратерах. Однако получить образец, пригодный для полноценного изучения и, тем более, для измерения механических свойств, никому не удавалось. Материал возникал на доли секунды и тут же распадался. Или его количество было настолько мизерным, что ни о каких достоверных замерах говорить не приходилось.
Китайские исследователи нашли способ стабилизировать эту структуру. Детали их подхода связаны с экстремальными условиями синтеза — колоссальным давлением и температурой, при которых углерод «перестраивается» в гексагональную конфигурацию. Причём, что критически ценно, полученный образец оказался достаточно стабильным для проведения прямых измерений твёрдости.
И измерения подтвердили то, что предсказывала теория: гексагональный алмаз действительно превосходит по твёрдости классический кубический алмаз. Для материаловедения это большое дело. Алмаз и без того используется повсеместно — от буровых установок до хирургических инструментов. Материал ещё прочнее открывает перспективы там, где даже алмазные покрытия изнашиваются слишком быстро.
Отдельно стоит отметить формулировку, которую используют при описании этого достижения: «сверхпрочный минерал, существование которого, возможно, наконец доказано». То есть до этого эксперимента научное сообщество не имело достаточных оснований утверждать, что гексагональный алмаз вообще может существовать в устойчивой форме. Теперь такие основания есть.
Впрочем, от лабораторного успеха до практического применения путь обычно неблизкий. Вопрос масштабируемости — сколько такого материала можно произвести и по какой цене — остаётся открытым. Синтез при экстремальных параметрах редко бывает дешёвым. Но сам факт, что гексагональный алмаз удалось создать и измерить его свойства, меняет ландшафт. Это уже не гипотетический объект, а реальный материал с подтверждёнными характеристиками.
Для Китая это ещё и репутационная победа в фундаментальной науке. Страна последние годы активно наращивает присутствие в области физики высоких давлений и материаловедения, и получение «невозможного» алмаза — результат, который трудно проигнорировать даже скептикам.
