Большинство людей представляют алмаз как нечто сверкающее в ювелирной витрине. Но в лабораториях мира слово «алмаз» давно означает совсем другое. Там интересуются не блеском, а кристаллической решёткой. И вот именно с решёткой связана новость, о которой сообщило издание Live Science: учёные получили алмазы с гексагональной структурой, и это может перевернуть несколько отраслей разом.
Обычные алмазы, те самые, что добывают из кимберлитовых трубок или выращивают в прессах, имеют кубическую кристаллическую решётку. Атомы углерода в них расположены определённым образом, и именно эта геометрия даёт знакомую твёрдость, теплопроводность и оптические свойства. Гексагональный алмаз, или лонсдейлит, устроен иначе. Его решётка напоминает пчелиные соты, если смотреть вдоль определённой оси. Звучит как мелочь, но разница в расположении атомов меняет практически все физические характеристики материала.
Лонсдейлит впервые обнаружили в метеоритных кратерах. Там он возникал при чудовищных давлениях и температурах удара. Долгое время получить его в лаборатории в чистом виде и в достаточном количестве не удавалось. Были крохотные образцы, были теоретические расчёты, но до практического использования дело не доходило. Ситуация, похоже, начала меняться.
По данным Live Science, гексагональные алмазы способны открыть «целое богатство новых применений». Формулировка расплывчатая, но за ней стоит вполне конкретная физика. Расчёты показывают, что лонсдейлит может оказаться твёрже обычного алмаза примерно на 58 процентов. Если это подтвердится экспериментально на крупных образцах, последствия для промышленности будут ощутимыми: режущие инструменты, буровые коронки, защитные покрытия.
Есть и менее очевидные направления. Гексагональная структура иначе взаимодействует с электромагнитным излучением. Это интересно для оптики и, возможно, для квантовых технологий, где дефекты в алмазной решётке используют как кубиты. Другая решётка означает другие дефекты, а значит, потенциально другие возможности для квантовых вычислений. Пока это скорее гипотеза, чем готовый план, но направление просматривается.
Параллельно в том же выпуске Live Science упоминается тема уменьшения размеров рыб. Казалось бы, какая связь? Никакой прямой, но обе истории про то, как структура (кристалла или экосистемы) отвечает на давление среды. Рыбы мельчают под воздействием потепления воды и перелова. Алмазы меняют форму под экстремальным давлением. В обоих случаях среда переписывает привычные параметры.
Возвращаясь к алмазам: сложность с гексагональной формой в том, что её трудно стабилизировать. При нормальных условиях лонсдейлит стремится перестроиться обратно в кубическую фазу. Удержать его «в форме» – одна из главных инженерных задач. Прогресс здесь зависит от технологий сверхбыстрого охлаждения и контролируемого ударного сжатия, которые развиваются, но пока далеки от конвейерного производства.
Любопытно и то, что саму идею гексагонального алмаза долго считали чем-то полуфантастическим. Первые публикации о лонсдейлите появились ещё в 1960-х, а споры о том, существует ли он вообще в чистом виде, не утихали десятилетиями. Некоторые группы утверждали, что образцы из метеоритов содержали лишь сильно деформированный обычный алмаз, а не отдельную фазу. Современные методы электронной микроскопии, кажется, поставили точку в этом споре — лонсдейлит реален.
Вопрос теперь не в том, существует ли этот материал, а в том, удастся ли сделать его производство достаточно дешёвым и масштабируемым. Если да, рынок абразивов и защитных покрытий изменится первым. За ним, возможно, подтянутся электроника и квантовые приложения. Если нет, лонсдейлит останется экзотикой лабораторных стендов, красивой, но бесполезной для индустрии.
Изображение носит иллюстративный характер
Обычные алмазы, те самые, что добывают из кимберлитовых трубок или выращивают в прессах, имеют кубическую кристаллическую решётку. Атомы углерода в них расположены определённым образом, и именно эта геометрия даёт знакомую твёрдость, теплопроводность и оптические свойства. Гексагональный алмаз, или лонсдейлит, устроен иначе. Его решётка напоминает пчелиные соты, если смотреть вдоль определённой оси. Звучит как мелочь, но разница в расположении атомов меняет практически все физические характеристики материала.
Лонсдейлит впервые обнаружили в метеоритных кратерах. Там он возникал при чудовищных давлениях и температурах удара. Долгое время получить его в лаборатории в чистом виде и в достаточном количестве не удавалось. Были крохотные образцы, были теоретические расчёты, но до практического использования дело не доходило. Ситуация, похоже, начала меняться.
По данным Live Science, гексагональные алмазы способны открыть «целое богатство новых применений». Формулировка расплывчатая, но за ней стоит вполне конкретная физика. Расчёты показывают, что лонсдейлит может оказаться твёрже обычного алмаза примерно на 58 процентов. Если это подтвердится экспериментально на крупных образцах, последствия для промышленности будут ощутимыми: режущие инструменты, буровые коронки, защитные покрытия.
Есть и менее очевидные направления. Гексагональная структура иначе взаимодействует с электромагнитным излучением. Это интересно для оптики и, возможно, для квантовых технологий, где дефекты в алмазной решётке используют как кубиты. Другая решётка означает другие дефекты, а значит, потенциально другие возможности для квантовых вычислений. Пока это скорее гипотеза, чем готовый план, но направление просматривается.
Параллельно в том же выпуске Live Science упоминается тема уменьшения размеров рыб. Казалось бы, какая связь? Никакой прямой, но обе истории про то, как структура (кристалла или экосистемы) отвечает на давление среды. Рыбы мельчают под воздействием потепления воды и перелова. Алмазы меняют форму под экстремальным давлением. В обоих случаях среда переписывает привычные параметры.
Возвращаясь к алмазам: сложность с гексагональной формой в том, что её трудно стабилизировать. При нормальных условиях лонсдейлит стремится перестроиться обратно в кубическую фазу. Удержать его «в форме» – одна из главных инженерных задач. Прогресс здесь зависит от технологий сверхбыстрого охлаждения и контролируемого ударного сжатия, которые развиваются, но пока далеки от конвейерного производства.
Любопытно и то, что саму идею гексагонального алмаза долго считали чем-то полуфантастическим. Первые публикации о лонсдейлите появились ещё в 1960-х, а споры о том, существует ли он вообще в чистом виде, не утихали десятилетиями. Некоторые группы утверждали, что образцы из метеоритов содержали лишь сильно деформированный обычный алмаз, а не отдельную фазу. Современные методы электронной микроскопии, кажется, поставили точку в этом споре — лонсдейлит реален.
Вопрос теперь не в том, существует ли этот материал, а в том, удастся ли сделать его производство достаточно дешёвым и масштабируемым. Если да, рынок абразивов и защитных покрытий изменится первым. За ним, возможно, подтянутся электроника и квантовые приложения. Если нет, лонсдейлит останется экзотикой лабораторных стендов, красивой, но бесполезной для индустрии.
