ساخت الماس شش‌ضلعی فوق‌سخت در چین برای نخستین‌بار در جهان

یک تیم از دانشمندان چینی توانسته‌اند راز شکل‌گیری الماس‌های مرموز شهاب‌سنگ “Canyon Diablo” را کشف و الماس شش‌ضلعی فوق‌سخت را در آزمایشگاه بازسازی کنند.

به گزارش تک‌ناک، این الماس‌های شش‌ضلعی برخلاف الماس‌های معمولی با ساختار مکعبی، در شرایط برخورد شدید شهاب‌سنگ‌ها با زمین و تحت فشار و دمای بسیار بالا شکل می‌گیرند. اولین الماس شش‌ضلعی که با نام علمی لونسدالیت شناخته می‌شود، حدود ۵۰ هزار سال قبل در اثر برخورد شهاب‌سنگ Canyon Diablo با زمین در منطقه‌ای کشف شد که اکنون آریزونای آمریکا است. این ساختار خاص باعث می‌شود که این نوع الماس سخت‌تر از الماس‌های مکعبی معمولی باشد.

از زمان کشف لونسدالیت، همواره بحث بر سر این بوده است که آیا این الماس‌ها به صورت خالص وجود دارند یا مخلوطی از فازهای الماس مکعبی و گرافیت هستند. تلاش‌های پیشین برای تولید آن باعث ساخت الماس معمولی یا ترکیبات نامنظم می‌شد. برای مثال، یک تیم تحقیقاتی پیش‌تر با استفاده از باروت و هوای فشرده روی دیسک‌های گرافیت توانسته بود به بخشی از این ساختار نزدیک شود، اما محصول نهایی خالص نبود.

این پژوهش توسط مرکز تحقیقات پیشرفته علوم و فناوری فشار بالا و مؤسسه اپتیک و مکانیک دقیق آکادمی علوم چین در شی‌آن انجام شد. دانشمندان برای کاهش احتمال تشکیل ساختار مکعبی، از گرافیت تک‌بلور فوق‌خالص استفاده کردند. سپس با اعمال فشار بسیار بالا در حد میلیون‌ها برابر فشار جو و دمای قابل کنترل که به هزاران درجه سانتی‌گراد می‌رسد، در شرایط شبه‌هیدرواستاتیک (فشار یکنواخت از تمام جهات)، فرایند تبدیل گرافیت به الماس شش‌ضلعی فوق‌سخت را آغاز کردند.

در این روش، فشار و دما با دقت بسیار بالا تنظیم شد تا مسیر تبدیل اتم‌های کربن به جای الگوی مکعبی، به سمت آرایش شش‌ضلعی هدایت شود. همچنین تیم تحقیقاتی از پرتو ایکس در زمان انجام واکنش استفاده کرد تا بتواند به‌ صورت لحظه‌ای تغییرات ساختاری را مشاهده و در صورت نیاز شرایط را برای رشد بهتر بلورها اصلاح کند. این کنترل دقیق بر روند تبدیل، کلید موفقیت در تولید الماس شش‌ضلعی فوق‌سخت خالص بود.

نتیجه این تلاش‌ها تولید بلورهای الماس شش‌ضلعی خالص با پهنای ۱۰۰ میکرومتر – هم‌اندازه قطر یک تار موی انسان – بود. این نخستین بار است که وجود این ساختار به صورت ماکروسکوپی و پایدار به اثبات می‌رسد.

به دلیل سختی و مقاومت حرارتی بالاتر نسبت به الماس‌های معمولی، الماس شش‌ضلعی مصنوعی می‌تواند در تولید ابزارهای برش صنعتی، پوشش‌های مقاوم به سایش و حتی تجهیزات الکترونیکی پیشرفته به‌کار رود که نیازمند انتقال حرارت بالا و تحمل شرایط سخت هستند.

هو-کوانگ مائو، از آکادمی علوم چین، این دستاورد را «گامی بزرگ در توسعه مواد فوق‌سخت و الکترونیک پیشرفته» توصیف کرده است.