Согласно международному исследованию, проведенному Калифорнийским университетом и венгерскими учеными, ударные волны, вызванные столкновением астероидов с Землей, создают материалы с целым рядом сложных углеродных структур, которые могут быть использованы для продвижения будущих инженерных приложений.
Опубликованная в Proceedings of the National Academy of Sciences статья гласит: команда исследователей обнаружила, что алмазы, образовавшиеся во время высокоэнергетической ударной волны от столкновения с астероидом около 50 000 лет назад, обладают уникальными и исключительными свойствами, вызванными кратковременными высокими температурами и экстремальным давлением.
Исследователи говорят, что эти структуры дают возможность создавать материалы, которые являются не только сверхтвердыми, но и податливыми с настраиваемыми электронными свойствами.
Для исследования ученые из Великобритании, США, Венгрии, Италии и Франции использовали детальные современные кристаллографические и спектроскопические исследования минерала лонсдейлита из железного метеорита Каньон Диабло, впервые обнаруженного в 1891 году в пустыне Аризона.
Ранее считалось, что лонсдейлит, названный в честь выдающегося британского кристаллографа профессора Дама Кэтлин Лонсдейл, первой женщины-профессора Калифорнийского университета, состоит из чистого гексагонального алмаза, что отличает его от классического кубического алмаза. Однако команда обнаружила, что на самом деле он состоит из наноструктурированных алмазоподобных и графеноподобных наростов (где два минерала в кристалле растут вместе), называемых диафитами. Команда также выявила дефекты укладки, или “ошибки” в последовательностях повторяющихся структур слоев атомов.
Команда обнаружила, что расстояние между слоями графена необычно из-за уникального окружения атомов углерода, встречающихся на границе раздела между алмазом и графеном. Они также продемонстрировали, что структура диафита ответственна за ранее необъяснимую спектроскопическую особенность.
По мнению ученых, структурные единицы и сложность, о которых сообщается в образцах лонсдейлита, могут встречаться в широком спектре других углеродистых материалов, полученных ударным и статическим сжатием или осаждением из паровой фазы.
Соавтор исследования профессор Кристоф Зальцманн (UCL Chemistry) сказал: “Благодаря контролируемому росту слоев структур должно быть возможно создавать материалы, которые являются одновременно сверхтвердыми и пластичными, а также имеют регулируемые электронные свойства от проводника до изолятора.
Помимо привлечения внимания к исключительным механическим и электронным свойствам описанных углеродных структур, ученые также бросают вызов нынешнему упрощенному структурному представлению о минерале, обозначаемом как лонсдейлит.
Статья: Shock-formed carbon materials with intergrown sp3and sp2bonded nanostructured units,Proceedings of the National Academy of Sciences(2022). DOI: 10.1073/pnas.2203672119
