Een Chinese onderzoeksgroep heeft naar eigen zeggen de eerste zuivere hexagonale diamant geproduceerd, een materiaal dat decennialang als wetenschappelijke mythe werd beschouwd. De doorbraak, gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature, zou een einde kunnen maken aan zestig jaar discussie over het bestaan van deze exotische koolstofvorm.
Mysterieus materiaal eindelijk gemaakt
Het team onder leiding van Xigui Yang aan de Zhengzhou University slaagde erin een millimetergrote sample te produceren van wat zij omschrijven als een zuivere hexagonale diamant. earth.com werd het materiaal gecreëerd door grafiet te onderwerpen aan extreme druk van 20 gigapascal en temperaturen tussen 1.300 en 1.900 graden Celsius.
De onderzoekers noemden het materiaal lonsdaleite, naar de kristallograaf Kathleen Lonsdale. zmescience.com, was het bestaan van deze stof altijd omstreden. Eerdere waarnemingen van hexagonale diamant werden gedaan bij meteorietinslagen, maar critici beweerden dat het mogelijk gewoon beschadigde kubische diamant betrof in plaats van een afzonderlijke kristalstructuur.
Decennialange wetenschappelijke controverse
De discussie over hexagonale diamant begon in 1962, toen onderzoekers voor het eerst theoretiseerden dat diamant in een andere vorm zou kunnen bestaan dan de bekende kubische kristalstructuur. gizmodo.com werd in 1967 voor het eerst geclaimd dat lonsdaleite natuurlijk voorkomt in meteorieten en impactpuin.
Een invloedrijke analyse uit 2014 zette echter grote vraagtekens bij deze claims. Wetenschappers argumenteerden dat de signalen die voor hexagonale diamant werden aangezien, afkomstig konden zijn van gewone diamanten met structurele defecten. earth.com dat deze tegenwerping jarenlang invloedrijk bleef, omdat het materiaal alleen in kleine, onzuivere fragmenten werd aangetroffen na gewelddadige inslagen.
Doorbraak door zuiverder sample
Wat het nieuwe onderzoek onderscheidt van eerdere pogingen, is de zuiverheid en grootte van het geproduceerde sample. Het Chinese team begon met grafiet, een zachte gelaagde vorm van koolstof, en dwong de gestapelde lagen door extreme druk en hitte in een nieuwe configuratie. De kritieke factor was de richting waarin de bindingen werden gevormd: dwars door de lagen heen in plaats van zijwaarts.
Het resulterende kristal van ongeveer een millimeter groot werd grondig geanalyseerd met röntgenstraling en atomaire microscopen. Deze analyses bevestigden volgens de onderzoekers dat de kristalstructuur hexagonaal was met minimale defecten. zmescience.com, levert dit het sterkste bewijs tot nu toe dat hexagonale diamant daadwerkelijk kan bestaan als een afzonderlijke fase van koolstof.
Harder dan gewone diamant
De metingen wijzen erop dat het materiaal iets harder en stijver is dan conventionele diamant, en ook beter bestand tegen oxidatie. Oliver Tschauner, kristallograaf aan de University of Nevada in Las Vegas en peer reviewer van de studie, noemde het onderzoek "de eerste zeer nauwkeurige karakterisering van dit ongrijpbare materiaal". gizmodo.com zijn er honderden eerdere claims geweest van mensen die dachten het te hebben gezien, maar dit is de meest overtuigende tot nu toe.
Bredere wetenschappelijke context
De doorbraak komt in een week waarin meerdere belangrijke wetenschappelijke ontwikkelingen werden gemeld. livescience.com in hun wekelijkse overzicht ook over de dreiging van een "super El Niño" die volgens klimaatwetenschappers de mondiale temperaturen naar ongekende hoogtes zou kunnen stuwen.
Daarnaast werd melding gemaakt van de terugkeer van een marmeren fragment van de Acropolis, dat werd ontdekt in een Brits scheepswrak door duikers. Deze vondst voegt zich bij een reeks archeologische ontdekkingen die licht werpen op de historische handel in kunstschatten.
Toekomstige toepassingen
De onderzoekers benadrukken dat hun bevindingen "de langdurige controverse over het bestaan van hexagonale diamant als een discrete koolfstoffase oplossen". Het onderzoek biedt volgens hen nieuw inzicht in de overgang van grafiet naar diamant en opent de weg voor toekomstig onderzoek en praktisch gebruik van hexagonale diamant in geavanceerde technologische toepassingen.
De vraag blijft of het materiaal inderdaad de eerder geclaimde 50 procent hogere hardheid bezit ten opzichte van gewone diamant. Vervolgonderzoek zal moeten uitwijzen of de hexagonale structuur daadwerkelijk de superieure eigenschappen heeft die decennialang werden voorspeld, en of grootschalige productie mogelijk is voor industriële toepassingen.