Алмаз відпочиває: виявлено новий найтвердіший матеріал у світі

Найтвердішим природним матеріалом у світі вважається кубічний алмаз або природний алмаз. Він називається кубічним через акуратне розташування атомів вуглецю в кубічній структурі. Тепер же китайські вчені вперше створили чисті зразки гексагонального алмазу, де атоми вуглецю розміщені в решітці, що складається з шестикутників, подібно до стільників. Понад 50 років фізики намагалися довести, що лонсдейліт або гексагональний алмаз справді існує, і тепер це вдалося зробити. Виявилося, що гексагональний алмаз твердіший за природний алмаз, а значить може змістити його з п'єдесталу найтвердішого матеріалу у світі. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ще 1962 року американські фізики висунули теорію про те, що шари атомів вуглецю, які складають алмаз, можуть бути організовані в гексагональну решітку замість кубічної. У 1967 році вчені повідомили, що вони вперше виявили гексагональний алмаз або лонсдейліт у лабораторії і припустили, що він може бути твердішим за природний алмаз. Потім гексагональний алмаз, як стверджували, було виявлено в деяких метеоритах разом із кубічним алмазом.

Але багато вчених протягом понад 50 років вважали, що насправді лонсдейліту не існує і дослідження просто виявили дефекти кубічного алмазу, хаотично розташовані в кристалічній решітці. У 2025 році вчені повідомили про те, що вони отримали невеликі кількості цього мінералу в лабораторних умовах, але не змогли надати достатньо доказів, які б підтверджували, що це гексагональний алмаз.

Проблема була пов'язана з відсутністю чистих зразків. У багатьох випадках гексагональний алмаз змішаний з кубічним алмазом, графітом та іншими мінералами. Це ускладнює і навіть унеможливлює вимірювання його унікальних властивостей.

Але тепер китайські вчені отримали чисті зразки гексагонального алмазу, досить великі, щоб виміряти їхні фізичні властивості. Дослідження надає важливі докази того, що гексагональний алмаз є реальним матеріалом.

Вчені виявили, що гексагональний алмаз одночасно жорсткіший і твердіший за кубічний алмаз, і набагато краще протистоїть окисленню. Це означає, що гексагональний алмаз може витримувати набагато вищі температури, не окислюючись киснем, що важливо для таких застосувань, як буріння.

Для створення чистих зразків гексагонального алмазу вчені стискали графіт з акуратно розташованими атомами вуглецю впродовж 10 годин за тиску 20 гігапаскалів, що приблизно у 200 000 разів перевищує атмосферний тиск на Землі біля поверхні. Потім графіт нагрівали до температури від 1300 до 1900 градусів за Цельсієм. При більш високих температурах і тисках лонсдейліт почав трансформуватися в кубічний алмаз.

За словами дослідників, гексагональний алмаз може поліпшити процеси та інструменти, які наразі використовують кубічний алмаз, як-от свердлильні та ріжучі інструменти, полірування абразивних покриттів і відведення тепла від електроніки.

Як уже писав Фокус, алюміній може стати ціннішим, ніж золото. Дорогоцінні метали, такі як паладій і платина, часто використовуються як хімічні каталізатори, але їх видобуток обходиться дорого. Вчені знайшли дешевшу альтернативу.

Також Фокус писав про те, що інше дослідження показало, що кристали арсеніду бору можуть проводити тепло ефективніше, ніж алмази .