Китайские ученые синтезировали чистый гексагональный алмаз (лонсдейлит), подтвердив его превосходство в твердости над кубическим аналогом

Группа китайских исследователей, соруководителем которой выступил физик Чунсин Шань из Университета Чжэнчжоу, объявила об успешном синтезе объемных и чистых образцов гексагонального алмаза, известного как лонсдейлит. Публикация, детализирующая это достижение, датирована мартом 2026 года и знаменует собой кульминацию многолетних научных изысканий, касающихся природы этого аллотропа углерода.

Для получения миллиметровых образцов чистого гексагонального алмаза (ГД) ученые подвергали высокоупорядоченный графит воздействию экстремальных условий в течение десяти часов. Эти условия включали давление в 20 гигапаскалей, что эквивалентно примерно 200 000 атмосфер земного давления, и температуру в диапазоне от 1300 до 1900 градусов Цельсия. Примечательно, что дальнейшее увеличение температуры и давления приводило к необратимой трансформации синтезированного ГД обратно в кубический алмаз, что предоставило ценные данные о фазовых переходах углерода.

Ключевые экспериментальные данные подтвердили превосходство нового материала: измеренная Виккерсова твердость синтезированного лонсдейлита составила около 114 ГПа, что превышает показатель природного кубического алмаза, который составляет приблизительно 110 ГПа. Эти эмпирические результаты согласуются с предварительными вычислительными моделями, которые предполагали, что ГД может быть до 58% тверже кубического алмаза (КД). Синтез чистых образцов, проведенный учеными из Цзилиньского университета и Университета Сунь Ятсена, разрешает давний научный спор о том, является ли лонсдейлит уникальным минералом или дефектной формой кубического алмаза.

Исторически лонсдейлит, названный в честь кристаллографа Кэтлин Лонсдейл, был впервые обнаружен в 1967 году в метеоритах, таких как «Каньон Диабло», однако его чистота всегда вызывала сомнения из-за примесей КД и графита в природных образцах. Структурно лонсдейлит имеет гексагональную решетку (2Н, последовательность слоев ЛБЛБ) в отличие от трехслойной кубической решетки КД (3С). В то время как предыдущие исследования, синтезировавшие лонсдейлит при более низких давлениях (7–13 ГПа), получали прослойки размером до десятков ангстрем, команда Чунсин Шаня добилась миллиметровых размеров, что критически важно для точных измерений.

Данное достижение имеет прямые технологические последствия. Подтвержденная большая твердость и повышенная устойчивость к окислению открывают путь к практическому применению лонсдейлита. Потенциальные области включают разработку более долговечных абразивных покрытий, инструментов для резки и бурения, а также систем теплоотвода в высокопроизводительной электронике. Дальнейшие усилия исследователей будут направлены на масштабирование производства для обеспечения промышленной доступности этого сверхтвердого материала.