Древний метеорит "Canyon Diablo" и его загадочная структура алмазных кристаллов

Изучая алмазы внутри древнего метеорита, ученые обнаружили странную, переплетенную микроскопическую структуру, которая никогда не встречалась ранее.

Эта структура, представляющая собой взаимосвязанную форму графита и алмаза, обладает уникальными свойствами, которые однажды могут быть использованы для разработки сверхбыстрой зарядки или новых типов электроники, говорят исследователи. 

Алмазные структуры были заперты внутри метеорита Каньон Дьябло, который врезался в Землю 50 000 лет назад и был впервые обнаружен в Аризоне в 1891 году. Алмазы в этом метеорите не похожи на те, с которыми знакомо большинство людей.

Большинство известных алмазов образовались на глубине около 150 километров (90 миль) под поверхностью Земли, где температура поднимается до более чем 1 093 градусов Цельсия (2 000 градусов по Фаренгейту). Атомы углерода в этих алмазах расположены в кубической форме.

В отличие от них, алмазы из метеорита Каньон Дьябло известны как лонсдейлит - по имени британского кристаллографа дамы Кэтлин Лонсдейл, первой женщины-профессора Университетского колледжа Лондона - и имеют гексагональную кристаллическую структуру. Эти алмазы образуются только при чрезвычайно высоких давлениях и температурах.

Хотя ученые успешно создали лонсдейл в лаборатории - используя порох и сжатый воздух для приведения в движение графитовых дисков со скоростью 24 100 километров в час (15 000 миль в час) на стене - лонсдейл образуется только при столкновении астероидов с Землей на чрезвычайно высоких скоростях.

Изучая лонсдейлит в метеорите, исследователи обнаружили нечто странное. Вместо чистых гексагональных структур, которые они ожидали увидеть, исследователи обнаружили ростки другого материала на основе углерода под названием графен, соединенные с алмазом.

Эти наросты известны как диафиты, и внутри метеорита они образуют особенно интригующий слоистый узор. Между этими слоями есть "разломы укладки", которые означают, что слои не выстраиваются идеально, говорится в заявлении исследователей.

Обнаружение диафитов в метеоритном лонсдейлите позволяет предположить, что этот материал можно найти и в других углеродистых материалах, пишут ученые в исследовании, что означает, что он может быть легко доступен для использования в качестве ресурса. Находка также дает исследователям лучшее представление о давлении и температуре, необходимых для создания структуры. 

Графен состоит из листов углерода толщиной в один атом, расположенных в виде шестиугольников. Хотя исследования этого материала все еще продолжаются, он имеет множество потенциальных применений.

Поскольку он легкий, как перышко, и прочный, как алмаз, одновременно прозрачный и высокопроводящий, и в 1 миллион раз тоньше человеческого волоса, в один прекрасный день его можно будет использовать для создания более адресных лекарств, более миниатюрной электроники с молниеносной скоростью зарядки или более быстрой и изящной технологии, говорят исследователи.

И теперь, когда исследователи обнаружили эти графеновые наросты внутри метеоритов, появилась возможность узнать больше о том, как они образуются - и, следовательно, как сделать их в лаборатории.

"С помощью контролируемого послойного роста структур можно будет создавать материалы, которые будут одновременно сверхтвердыми и вязкими, а также иметь регулируемые электронные свойства - от проводника до изолятора", - сказал в своем заявлении Кристоф Зальцманн, химик из Университетского колледжа Лондона и соавтор статьи, описывающей исследование.

Новые странные структуры были описаны в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.