Forskere dokumenterer transformation af grafit til sekskantet diamant

En ny undersøgelse fra Washington State University forskere besvarer mangeårige spørgsmål om dannelsen af ​​en sjælden type diamant under store meteoritangreb.

Sekskantet diamant eller lonsdaleit er hårdere end den type diamant, der typisk bæres på en forlovelsesring, og menes at være naturligt fremstillet, når den er stor, grafitbærende meteoritter smækker i jorden.

Forskere har undret sig over det nøjagtige pres og andre betingelser, der er nødvendige for at lave sekskantet diamant, siden det blev opdaget i et meteoritfragment i Arizona for et halvt århundrede siden.

Nu, et team af WSU -forskere har for første gang observeret og registreret oprettelsen af ​​sekskantet diamant i stærkt orienteret pyrolytisk grafit under stødkomprimering, afslører afgørende detaljer om, hvordan det dannes. Opdagelsen kunne hjælpe planetforskere med at bruge tilstedeværelsen af ​​sekskantet diamant ved meteoritkratere til at estimere sværhedsgraden af ​​påvirkninger.

Forskningen var mulig på grund af en hidtil uset eksperimentel udvikling-den WSU-ledede dynamiske kompressionssektor ved Argonne National Laboratory's Advanced Photon Source. DCS er en første af sin slags eksperimentel facilitet, der forbinder forskellige chokbølgekompressionsevner med synkrotronrøntgenstråler. Ved hjælp af dens unikke muligheder, WSU-teamet var i stand til at tage røntgenbilleder af transformation af grafit til sekskantet diamant i realtid.

Resultaterne af forskernes arbejde offentliggøres i tidsskriftet Videnskab fremskridt .

"Omdannelsen til sekskantet diamant sker ved en betydeligt lavere spænding end tidligere antaget, "sagde WSU Regents Professor Yogendra Gupta, direktør for Institute for Shock Physics og medforfatter af undersøgelsen. "Dette resultat har vigtige konsekvenser vedrørende estimaterne af termodynamiske forhold på de terrestriske steder med meteorpåvirkninger."

At lave diamanter

WSU -chokfysiker Stefan Turneaure og et team af forskere fandt ud af, at den krystallinske struktur af en meget orienteret grafitform omdannes til den usædvanlige sekskantede form for diamant ved et tryk på 500, 000 atmosfærer, omkring fire gange lavere end tidligere undersøgelser havde angivet.

For at få deres resultater, forskerne skød en lithiumfluorid -impactor ved 11, 000 mph i en 2 mm tyk grafitskive. De brugte derefter pulserede synkrotron-røntgenstråler til at tage øjebliksbilleder hver 150 milliarddel af et sekund, mens chokbølgen fra påvirkningen komprimerede grafitprøven. Deres arbejde viste tydeligt grafitprøven, der blev transformeret til den sekskantede form for diamant, før den blev udslettet til støv.

"De fleste tidligere undersøgelser baserede sig på mikrostrukturel undersøgelse af prøver, efter at de var stødkomprimeret for at udlede, hvad der kunne være sket, "Turneaure sagde." Sådanne sene målinger fortæller ikke hele historien om, hvad der skete med materialet under stødkomprimering. "

Bevæger sig fremad

Turneaure og Gupta sagde, at det næste trin i forskningen vil være at undersøge under hvilke betingelser ren sekskantet diamant kan genvindes efter stødkomprimering.

"Diamant er et materiale, der er meget let at blive begejstret for, og vores arbejde på dette område er lige begyndt, "Sagde Gupta." Fremadrettet, vi planlægger at undersøge vedholdenheden af ​​denne form for diamant under lavere tryk. Fordi det menes at være 60 procent hårdere end den almindelige kubiske diamant, Sekskantet diamant kan have mange potentielle anvendelser i industrien, hvis det med succes kunne genoprettes efter stødkomprimering. "