Sciencemag.cz
Doporučujeme
Grafit se pod tlakem mění na diamant, jenže za středně vysokých tlaků vytváří šesterečný londsdaleit, nikoliv běžný diamant s krychlovou krystalickou strukturou. Z teoretických modelů přitom vyplýval opak. Jak je to možné?
Yao-Ping Xie, Xiao-Jie Zhang a Zhi-Pan Liu z Fudan University a Shanghai University nyní publikovali v Journal of the American Chemical Society nové simulace. Z nich má vyplynout, že „šestiúhelníkový diamant“ vzniká především mnohem rychleji.
Krychlový diamant je běžná verze, kterou používáme ve špercích i průmyslových aplikacích. Při tlacích nad 20 GPa (cca 200 000 atmosfér) vzniká z grafitu právě tato krychlová forma, maximálně s příměsí šesterečné. Pod 20 GPa se ale situace změní, aniž to teorie dosud dokázala vysvětlit. Nová simulace využívá metodu zvanou stochastické procházení povrchu (stochastic surface walking). Závěr ze simulace zní, že bez ohledu na energetické hodnoty jednotlivých stavů probíhá za uvedených podmínek interakce nukleačního jádra šesterečného diamantu a zbylého grafitu mnohem rychleji, takže právě tento diamant také převládne. A k přeměně obou forem diamantu mezi sebou by bylo třeba vyššího tlaku nebo ještě jiných podmínek.
Nakonec to, že vzniká šesterečná verze, není jen záhada ani překážka, ale může to mít i své výhody. Tato forma je totiž tvrdší než běžný diamant, v čisté formě docela výrazně (uvádí se až o 58 %, i když to má platit pouze pro velmi čistý londsdaleit). Výroba londsdaleitu dosud není zavedená, tuto formu nacházíme především v meteoritech, kde se o jejích vlastnostech můžeme přesvědčit tím, když povrch zkusíme vyhladit diamantovou pastou; londsdaleit odolá. Kdybychom dokázali vyrábět velké krystaly londsdaleitu bez kazů, pak by mohly mít i vyšší cenu než běžný syntetický diamant.
Terminologická poznámka pro další dohledávání: londsdaleit se mnohdy nebere jako diamant, ale jako samostatná látka. Je žlutý či hnědý, případně až do černa. Jmenuje se po K. Lonsdaleové, která tento minerál popsala v meteoritu nalezeném v Ďáblově kaňonu v Arizoně. Existují i další superpevné formy uhlíku (uhlík Q, diamantové nanotyčky, chaoit – bílý uhlík atd.), někdy opět pokládané za varianty diamantu, jindy za samostatné látky. Karbyn, grafen, nanotrubičky či fullereny jsou prostě samostatné verze uhlíku, tam snad zmatek v terminologii nehrozí.
Zdroj: Phys.org a další
