Forskere i Australien har opdaget, at en type diamant kaldet lonsdaleite kan eksistere uafhængigt af normal diamant i en sjælden type meteorit. Holdet, ledet af Andy Tomkins ved Monash University, gjorde opdagelsen ved at bruge elektronmikroskopi til at identificere den hårdere form for diamant i gamle meteoritter. Holdet inkluderer også forskere ved RMIT University, og deres resultater giver stærke beviser for, hvordan denne form for diamant kan dannes i naturen og potentielt endda blive skabt til industrielle anvendelser.

Ureiliter er en sjælden type meteorit, der sandsynligvis stammer fra kappen af ​​en gammel dværgplanet, der engang eksisterede i det indre solsystem. Forskere mener, at denne planet blev ødelagt kort efter dens dannelse af et kolossalt asteroidenedslag. Ureiliter indeholder en stor overflod af diamanter, og er også kendt for at indeholde en form for diamant kaldet lonsdaleite - som kunne være hårdere end normal diamant.

Diamanterne, der findes i smykker og industrielle værktøjer, omfatter kulstofatomer, der er arrangeret i en type kubisk gitter. I lonsdaleite er carbonatomerne i imidlertid arrangeret i en type sekskantet gitter. Materialet er opkaldt efter den britiske krystallograf Kathleen Lonsdale – som var den første kvinde valgt som Fellow of the Royal Society og en pioner inden for brugen af ​​røntgenstråler til at studere krystaller.

Diskret materiale

Selvom det kan syntetiseres ved høje tryk, havde forskere troet, at lonsdaleite kun kan eksistere i naturen som en defekt af almindelig diamant og ikke som et materiale i sig selv. For at teste denne teori analyserede Tomkins' hold krystalstrukturerne af ureilitprøver ved hjælp af elektronmikroskopi. Deres mål var at kortlægge de relative fordelinger af lonsdaleite, diamant og grafit, de indeholdt. For første gang viste deres resultater, at lonsdaleite-krystaller faktisk kan eksistere som et diskret materiale - typisk i form af mikronstore korn, blandet med årer af diamant og grafit.

Holdets observationer giver det første stærke bevis for, hvordan disse tre forskellige faser af kulstof dannes i ureiliter. Baseret på deres resultater foreslår Tomkins og kolleger, at lonsdaleite sandsynligvis er dannet af groft krystallinsk grafit, da materialet hurtigt afkøles og dekomprimeres, efter ødelæggelsen af ​​den ureilit-dannende dværgplanet.

Denne reaktion blev muliggjort af tilstedeværelsen af ​​en superkritisk væske (hvor adskilte væske- og gasfaser ikke eksisterer), indeholdende en række forskellige forbindelser af kulstof, hydrogen, oxygen og svovl. Da denne proces fortsatte, foreslår forskerne, at meget af denne lonsdaleite ville være blevet omdannet til diamant og derefter tilbage til grafit.

Tomkins' team trækker også paralleller mellem denne proces og industriel kemisk dampaflejring – hvor fordampede prækursorer reagerer på overfladerne af faste substrater for at producere tynde, faste film. Ved at efterligne denne proces i laboratoriet håber de, at deres indsigt kan bane vejen for nye teknikker til fremstilling af lonsdaleite - som kan erstatte almindelig diamant i industrielle applikationer, der kræver de hårdeste materialer til rådighed.

Forskningen er beskrevet i Proceedings of National Academy of Sciences.