Konačno stvoren mitski heksagonalni dijamant – revolucija u industriji

Kineski znanstvenici uspjeli su sintetizirati čisti heksagonalni dijamant, materijal tvrđi i otporniji od klasičnog dijamanta.

Znanstvenici su nakon desetljeća istraživanja konačno uspjeli stvoriti čisti heksagonalni dijamant, materijal za kojeg se vjeruje da je tvrđi od klasičnog kubičnog dijamanta. Ovaj napredak otvara vrata za revolucionarne primjene u industriji bušenja, rezanja i elektronike.

Dijamant tvrđi od onoga koji se nalazi u vjenčanim prstenovima. Obećanje vječne ljubavi. Postoji li ili ne? Što se tiče vječne ljubavi, istraživači su u ćorsokaku. A što se materijala tiče, mogli bismo povjerovati da postoji. To pitanje potresa znanstvenu zajednicu od 1960-ih. Takav bi dijamant, zasigurno, omogućio učinkovitije alate za bušenje i rezanje ili povećao potencijal za raspršivanje topline u elektroničkim komponentama.

Neki će vam puristi reći da heksagonalni dijamant ne postoji. Ne da sumnjaju u najnovija otkrića znanstvenika, već za njih dijamant postoji samo u kubičnom rasporedu atoma ugljika. Kada se spomenuti raspored pojavi u heksagonalnom obliku, materijal koji tvori ne može se zvati ‘dijamant’. Točnije, tada se govori o lonsdalitu.

Heksagonalni dijamant. Godine 1962. istraživači iz Pittsburgh Coal Research Center (SAD) prvi su sugerirali njegovo postojanje. S obzirom na način na koji se ugljik veže s drugim atomima ugljika, prema njima, mogao bi formirati strukturu više od 50% tvrđu od dijamanta od kojeg se izrađuju prstenje. Od terena do laboratorija, od tada se redovito ponovno pojavljivao, ali bez ikakvih čvrstih eksperimentalnih dokaza koji bi mogli nedvojbeno potvrditi njegovo postojanje. Sve dok tim sa Sveučilišta Zhengzhou i Sveučilišta Nanjing (Kina) nije objavio da je proizveo prve čiste uzorke ovog rijetkog i ultraotpornog dijamanta.

Toliko priče o atomima ugljika? Da, jer dijamant, podsjetimo, nije ništa drugo nego poseban oblik tog elementa od kojeg je također sačinjen… ugljen! U prirodi se atomi ugljika koji tvore dijamant većinom slažu prema kubičnoj shemi. Heksagonalni dijamant, kao što mu ime i govori, organizira se prema heksagonalnoj rešetki.

Istraživači su dugo sumnjali čak i u njegovo postojanje. Krajem 1960-ih, timovi su mislili da su ga pronašli u meteoritima koji su pali u Arizoni i Indiji prije otprilike 50 000 godina. Bio je pomiješan s kubičnim dijamantom i grafitom, u vrlo malim količinama. Toliko malim da je pitanje ostalo otvoreno: jesu li ti heksagonalni dijamanti bili ništa drugo nego nesavršeni kubični dijamanti?

Zatim, 2025. godine, iznenada, tim iz Centra za visokotlačnu znanost i tehnologiju (HPSTAR, Kina) objavio je da je sintetizirao komadić gotovo čistog heksagonalnog dijamanta veličine jednog milimetra. Monokristalu grafita nametnuli su tlak od oko 200 000 puta veći od atmosferskog i, pred očima istraživača, atomi ugljika organizirali su se u heksagonalnu rešetku. Lasersko zagrijavanje na 1400 °C omogućilo je stabilizaciju uzorka.

Godine 2022. istraživači sa Sveučilišta Monash (Australija) pronašli su u Južnoj Africi komadić meteorita koji je sadržavao lonsdalit, heksagonalni dijamant. Time su dokazali njegovo postojanje u prirodi, iako najveći kristali nisu prelazili mikron – što je tisuću puta manje od milimetra. Znanstvenici smatraju da se ovakav materijal može formirati tijekom kataklizmičnog sudara, na primjer između patuljastog planeta i velikog asteroida.

U časopisu Nature istraživači sa Sveučilišta Zhengzhou opisuju kako su otišli još dalje. Oslonili su se na slične eksperimentalne uvjete i uspjeli sintetizirati nekoliko uzoraka čistog heksagonalnog dijamanta promjera oko 1,5 milimetara. Razlika u odnosu na ono što je postignuto prije nekoliko mjeseci je u tome što su ovaj put komadići dijamanta bili dovoljno veliki da se izmjere svojstva materijala.

Tim tako prvo izvještava da sumnja više definitivno nije dopuštena: ‘Strukturne i spektroskopske analize, potkrijepljene simulacijama molekularne dinamike velikih razmjera, nedvosmisleno potvrđuju postojanje heksagonalnog dijamanta.’ Dodatno pojašnjavaju da je ovaj dijamant doista istovremeno krutiji i tvrđi – iako bez usporedbe s teorijskim procjenama iz 1960-ih – od kubičnog dijamanta. Također puno bolje podnosi oksidaciju. Heksagonalni dijamant može podnijeti mnogo više temperature bez da mu se površina korodira reakcijom s kisikom. Pravi dar za one koji nastoje optimizirati svoje alate za bušenje, na primjer.