Çinli bilim insanları, sertliği gerçek elmaslardan çok daha fazla olan yapay bir "süper elmas" üretti. Sözkonusu gelişme, bu malzemeye dayanan birçok kilit sektörde büyük atılımlara önayak olabilir.
Doğal elmaslar çoğunlukla kübik bir kafese veya karbon atomlarının düzenine sahip ancak altıgen bir kristal yapının çok daha güçlü bir malzeme sağladığı biliniyor.
Ancak araştırmacılar, lonsdaleit diye bilinen bu tür bir altıgen elmasın (hexagonal diamond,HD) uygulamalarının, elde edilen çoğu örneğin düşük saflığı ve küçük boyutu nedeniyle "büyük ölçüde keşfedilmemiş" olduğunu söylüyor.
Daha önce bilinen en sert elmaslar sadece asteroit ve göktaşı çarpma kraterlerinde bulunmuştu.
Örneğin, lonsdaleit ilk olarak 1967'de Arizona'daki Canyon Diablo göktaşında keşfedilmişti.
Bu malzemenin laboratuvarlarda sentezlenmesi de birkaç çalışmanın ötesinde doğrulanmamıştı.
Sert elmas örneklerinin mikroskobik görünümü
Şimdiyse Nature Materials adlı akademik dergide yayımlanan yeni çalışmada, yüksek oranda sıkıştırılmış grafitin ısıtılmasıyla "iyi kristalleşmiş, neredeyse saf HD" sentezi rapor edildi.
Kuzeydoğu Çin'deki Jilin Üniversitesi'nden Liu Bingbing ve Yao Mingguang liderliğindeki araştırmacılar, bilim insanlarının "post-grafit faz" diye adlandırdıkları şeyden HD'nin oluşturulabileceğini gösteriyor. Bu süreç, grafitin sıcaklık gradyanları altında sıkıştırılması.
Bilim insanları, "Burada, hem yığın hem de nano boyutlu grafitli öncüller için geçerli, yüksek oranda sıkıştırılmış grafiti ısıtarak iyi kristalize edilmiş, neredeyse saf HD sentezini rapor ediyoruz" diye yazdı.
Bu yaklaşımın, ultra küçük HD nano katman yığınları içeren milimetre boyutunda, yüksek oranda yapılandırılmış bir blok oluşumuna yol açtığını buldular.
Bilim insanlarına göre bu "süper elmas" yapı, "1100 santigrat dereceye kadar yüksek termal kararlılık ve 155 gigapascal (GPa) gibi çok yüksek bir sertliğe" sahip.
Buna karşılık, doğal elmaslar yaklaşık 100 GPa sertliğe ve yaklaşık 700C'ye kadar termal kararlılığa sahip.
Çalışmada bilim insanları, malzemenin yüksek termal kararlılığı ve sertliğinin "endüstriyel uygulamalar için büyük bir potansiyele sahip olduğunu" belirtiyor.
Bulguların aynı zamanda yüksek basınç ve sıcaklık altında grafitten elmasa dönüşüm için bir çerçeve sağladığını ve malzemenin uygulamalara uyacak şekilde üretilmesi adına daha fazla fırsat yarattığını söylüyorlar.
Bulgularımız, yüksek basınç ve sıcaklık altında grafitten elmasa dönüşümle ilgili değerli bilgiler sunuyor ve bu eşsiz malzemenin üretimi ve uygulamaları için fırsatlar sağlıyor.
Ancak bu, bir HD formunun laboratuvarda ilk kez sentezlenişi değil.
SCMP'nin haberine göre, ABD'deki Lawrence Livermore Ulusal Laboratuvarı'ndaki bilim insanlarının yürüttüğü 2021 tarihli bir çalışmada da altıgen elmaslar üretildiği bildirilmişti.
Araştırmacılar, bu malzemenin işleme ve delme gibi yaygın uygulamalarda geleneksel elmaslara "üstün bir alternatif" olabileceğini söyledi.
Bilim insanları, bu tür altıgen elmasların nişan yüzüklerine de dönüştürülebileceğini belirtti.
