Chińscy naukowcy zsyntetyzowali czysty diament heksagonalny (lonsdaleit), potwierdzając jego wyższość nad odmianą sześcienną

Zespół badaczy z Chin, pod przewodnictwem fizyka Chunxing Shana z Uniwersytetu w Zhengzhou, ogłosił przełom w dziedzinie inżynierii materiałowej. Naukowcom udało się zsyntetyzować czyste i objętościowe próbki diamentu heksagonalnego, szerzej znanego jako lonsdaleit. Publikacja szczegółowo opisująca to osiągnięcie ukazała się w marcu 2026 roku, stanowiąc zwieńczenie wieloletnich wysiłków badawczych nad naturą tej rzadkiej odmiany alotropowej węgla.

Proces tworzenia milimetrowych próbek czystego diamentu heksagonalnego (HD) wymagał od badaczy zastosowania ekstremalnych warunków fizycznych. Wysoko zorientowany grafit poddawano oddziaływaniu ciśnienia rzędu 20 gigapaskali, co odpowiada w przybliżeniu 200 000 atmosfer, przez okres dziesięciu godzin. Temperatura w komorze reakcyjnej oscylowała w granicach od 1300 do 1900 stopni Celsjusza. Co ciekawe, naukowcy zaobserwowali, że dalsze zwiększanie tych parametrów prowadziło do nieodwracalnego przekształcenia lonsdaleitu z powrotem w diament sześcienny, co dostarczyło kluczowych informacji o fazowych przejściach węgla.

Dane eksperymentalne jednoznacznie potwierdziły wyjątkowe właściwości mechaniczne nowego materiału. Zmierzona twardość Vickersa zsyntetyzowanego lonsdaleitu wyniosła około 114 GPa, co wyraźnie przewyższa parametry naturalnego diamentu sześciennego, którego twardość wynosi około 110 GPa. Wyniki te są spójne z wcześniejszymi modelami obliczeniowymi, które sugerowały, że struktura heksagonalna może być nawet o 58% twardsza od klasycznej odmiany sześciennej (CD). Sukces zespołu, w skład którego weszli również specjaliści z Uniwersytetu Jilin oraz Uniwersytetu Sun Yat-sena, ostatecznie rozstrzyga naukowy spór o to, czy lonsdaleit jest odrębnym minerałem, czy jedynie zdefektowaną formą diamentu sześciennego.

Lonsdaleit, nazwany na cześć wybitnej krystalograf Kathleen Lonsdale, został po raz pierwszy zidentyfikowany w 1967 roku w meteorycie Canyon Diablo. Jednakże jego naturalne próbki zawsze budziły kontrowersje ze względu na liczne zanieczyszczenia grafitem i diamentem sześciennym. Pod względem strukturalnym lonsdaleit charakteryzuje się siecią heksagonalną (typ 2H, sekwencja warstw ABAB), co odróżnia go od trójwarstwowej sieci sześciennej (typ 3C). Podczas gdy wcześniejsze próby syntezy przy niższych ciśnieniach (7–13 GPa) pozwalały uzyskać jedynie mikroskopijne warstwy o rozmiarach rzędu angstremów, zespół Chunxing Shana osiągnął rozmiary milimetrowe, co jest niezbędne do przeprowadzenia precyzyjnych pomiarów fizycznych.

Osiągnięcie to niesie ze sobą dalekosiężne skutki technologiczne. Potwierdzona, rekordowa twardość oraz zwiększona odporność na utlenianie otwierają drogę do szerokiego zastosowania lonsdaleitu w przemyśle. Potencjalne obszary wykorzystania obejmują produkcję wyjątkowo trwałych powłok ściernych, zaawansowanych narzędzi do cięcia i wiercenia, a także nowoczesnych systemów odprowadzania ciepła w elektronice o wysokiej wydajności. Kolejne kroki badaczy będą koncentrować się na skalowaniu procesu produkcji, aby zapewnić dostępność tego supertwardego materiału na potrzeby komercyjne i przemysłowe.