زومیت/ دانشمندان در آزمایشگاه الماس شهاب‌سنگی نادری را ساخته‌اند که پیش‌بینی می‌شود ۵۰ درصد سخت‌تر از الماس‌های زمینی باشد.

دانشمندان موفق به تولید اولین الماس شهاب‌سنگی با اندازه قابل‌توجه شدند. این نوع الماس که با نام لونسدالیت یا الماس شش‌وجهی شناخته می‌شود، حتی از الماس‌های معمولی روی زمین نیز سخت‌تر است.

پژوهشگران در مجله‌ی نیچر گزارش داده‌اند که تکنیک فشار و دمای بالا، دیسک‌های کوچکی از الماس فوق‌العاده سخت را تولید کرد که می‌توانند در نهایت جایگزین الماس‌های متداول در کاربردهایی مانند ابزارهای حفاری و الکترونیک شوند.

الماس‌ها سخت‌ترین مواد طبیعی در جهان هستند. هر اتم کربن در ساختار مولکولی بی‌نهایت تکرارشونده، چهار پیوند با طول برابر با سایر اتم‌های کربن تشکیل می‌دهد که هر کدام با زاویه ۱۰۹٫۵ درجه از هم جدا شده‌اند تا آرایه‌ای بی‌پایان از چهاروجهی‌های کامل ایجاد شود. وقتی از کنار به این ساختار نگاه می‌کنیم، سه لایه تکرارشونده از اتم‌های کربن دیده می‌شود (با برچسب‌های A، B و C)، که به الماس ساختار کریستالی مکعبی خاص آن را می‌دهد.

در دهه ۱۹۶۰، ساختاری کمی متفاوت از الماس پیشنهاد شد و بلورهای کوچک و ناخالصی از این ساختار بعدها در شهاب‌سنگ کانیون دیابلو کشف شدند که حدود ۵۰ هزار سال پیش در صحرای آریزونا سقوط کرده بود.

برخلاف الماس مکعبی، فرم الماس شهاب‌سنگی شامل دو طول پیوند متفاوت است: یکی کمی بلندتر از الماس معمولی و دیگری کمی کوتاه‌تر. اتم‌های کربن همچنان به صورت صفحات بی‌پایان چهاروجهی سازمان‌دهی شده‌اند، اما این بار وقتی از کنار دیده می‌شوند، تنها شامل دو لایه تکرارشونده هستند (با برچسب‌های A و B). این تغییر جزئی در لایه‌های کربن به الماس شهاب‌سنگی ساختار شش‌وجهی می‌دهد که دانشمندان فرض می‌کنند سختی این ماده را تا ۵۸ درصد افزایش می‌دهد.

اما تهیه نمونه‌هایی از این ساختار شش‌وجهی که به اندازه کافی بزرگ باشد تا بتواند مورد مطالعه قرار گیرد، چالش‌برانگیز بوده است. علاوه‌بر‌این، حضور اشکال آلوده‌کننده کربن ازجمله گرافیت، الماس مکعبی و کربن بی‌شکل، در نمونه شهاب‌سنگ اصلی باعث شد بسیاری نسبت به وجود الماس شش‌وجهی شک کنند.

پژوهش جدید از قطعه‌ای از شهاب‌سنگ کانیون دیابلو الهام گرفته شد که حاوی لنسدالیت بود. این ماده احتمالاً به دلیل فشار و دمای بسیار بالا هنگام برخورد شهاب‌سنگ با زمین تشکیل شده است.

ونگه یانگ و همکارانش در مرکز تحقیقات پیشرفته علوم و فناوری فشار بالا در پکن، با الهام از قطعه شهاب‌سنگی کانیون دیابلو، تلاش کردند شرایط برخورد شهاب سنگ با زمین را در آزمایشگاه بازسازی کنند. آن‌ها با استفاده از دستگاه مخصوصی که نمونه‌ای را بین دو سطح صاف الماسی فشار می‌دهد، روشی برای تولید الماس تحت فشار و دمای بالا ایجاد کردند. گروه پژوهشی از شکل دیگری از کربن، یعنی گرافیت تصفیه‌شده، شروع و به آرامی و با دقت ماده را فشرده و با حرارت هدفمند لیزر، اتم‌های جابجا شده را در جای خود تثبیت کردند.

یانگ در گفتگو با لایوساینس توضیح داد: «در فشار حدود ۲۰ گیگاپاسکال (۲۰۰ هزار برابر فشار هوا)، لایه‌های صاف کربن در گرافیت مجبور می‌شوند روی هم بلغزند و به لایه‌های کناری وصل شوند و ساختار لانه‌زنبوری خمیده‌ای شکل می‌گیرد که مشخصه الماس شش‌وجهی است. حرارت دادن با لیزر بالای ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد این تغییر را راحت‌تر می‌کند. بعد از اینکه الماس شش‌وجهی ساخته شد، فشار به آرامی کم شد تا ساختار جدید پایدار بماند و دوباره به گرافیت تبدیل نشود.»

تیم از تکنیک‌های قدرتمندی برای مشاهده ساختار کریستالی و تأیید موفقیت خود استفاده کرد. گرچه دیسک کریستالی کمی ناخالص و شامل قطعات تصادفی الماس مکعبی بود، تصاویر میکروسکوپ الکترونی به وضوح لایه‌های کربن AB را نشان داد و پراش پرتو ایکس ساختار شش‌وجهی را تأیید کرد.

سومن ماندال، فیزیکدان در دانشگاه کاردیف بریتانیا که در زمینه‌ی کاربردهای الماس تخصص دارد و در مطالعه جدید شرکت نداشت، می‌گوید به کریستال‌های خالص و مواد بیشتری نیاز داریم تا بتوانیم خواص فیزیکی و مکانیکی، حرارتی و الکتریکی آن را بررسی کنیم.

برای آزمایش سختی، معمولاً به نمونه‌های بزرگ‌تری نیاز است تا بتوان نتیجه گرفت؛ اما تیم یانگ نشان داد ماده جدید حداقل به اندازه الماس معمولی سخت است. یانگ امیدوار است با ساخت نمونه‌های بزرگ‌تر و خالص‌تر بتوانند به نتیجه‌گیری دقیق برسند.

تیم پژوهشی امید دارد که روزی الماس شش‌وجهی در صنایعی مانند ماشین‌آلات دقیق، تجهیزات الکترونیکی پیشرفته، فناوری‌های کوانتومی و سیستم‌های مدیریت حرارت جای الماس معمولی را بگیرد، گرچه رسیدن به این کاربردها ممکن است ۱۰ سال طول بکشد.