Китайские учёные создали сверхтвёрдый синтетический алмаз из графита

Природные алмазы, несмотря на свою твёрдость и термостойкость, могут уступить место искусственным аналогам с улучшенными свойствами. Исследователи из Китая разработали алмаз с гексагональной кристаллической решёткой, который на 50% твёрже натуральных камней. Если технология станет коммерчески выгодной, это открытие совершит прорыв в промышленности и технологиях.

Редкая структура — революционные свойства

Большинство алмазов, как природных, так и синтетических, имеют кубическую структуру. Исключением является лонсдейлит — редкая форма с шестиугольной решёткой, впервые обнаруженная в 1967 году в метеорите Каньон Дьябло. Такие алмазы образуются при экстремальных условиях, например, при ударах метеоритов, но их синтез в лабораториях долгое время оставался проблемой из-за малого размера и низкой чистоты образцов.

Китайской команде удалось преодолеть эти ограничения. Нагрев сильно сжатый графит, они создали гексагональный алмаз размером около 1 мм. Его твёрдость достигла 155 ГПа (для природных алмазов — 70–100 ГПа), а термическая стабильность на воздухе — 1100°C (против 700°C у обычных алмазов).

Не первые, но самые успешные

Как отмечает The Independent, это не первая попытка синтеза гексагональных алмазов. Например, Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (США) публиковала исследования на эту тему ещё годы назад. Однако предыдущие эксперименты страдали от недостатка: образцы были слишком малы и нечисты для практического применения.

Стоимость vs. потенциал

По словам профессора Оливера Уильямса из Кардиффского университета, несмотря на сложность производства, синтетические лонсдейлиты могут конкурировать по цене с натуральными алмазами, используемыми в ювелирной отрасли. Но для массового внедрения их стоимость должна стать значительно ниже природных аналогов.

Где пригодится сверхалмаз?

• Промышленность: производство износостойких инструментов для бурения и обработки материалов.

• Электроника: замена кремния в микросхемах, если гексагональная структура покажет преимущества в проводимости или термоустойчивости.

• Теплоотвод: системы охлаждения для высокопроизводительной электроники.

• Хранение данных: создание более долговечных носителей информации.

Пока главным барьером остаётся дороговизна синтеза. Учёным предстоит оптимизировать процесс, чтобы сделать технологию доступной для рынка.