Wetenschappers maken insta-bling bij kamertemperatuur

Een internationaal team van wetenschappers heeft de natuur getrotseerd om in een laboratorium bij kamertemperatuur binnen enkele minuten diamanten te maken – een proces dat normaal miljarden jaren, enorme hoeveelheden druk en superhoge temperaturen vereist.

Het team, onder leiding van de Australian National University (ANU) en RMIT University, maakte twee soorten diamanten: de soort die op een verlovingsring wordt aangetroffen en een ander type diamant genaamd Lonsdaleite, die in de natuur wordt aangetroffen op de plaats van meteorietinslagen zoals Canyon Diablo in de VS.

Een van de hoofdonderzoekers, ANU-professor Jodie Bradby, zei dat hun doorbraak aantoont dat Superman misschien een soortgelijke truc achter de hand heeft gehad toen hij steenkool tot diamant verpulverde, zonder zijn hittestraal te gebruiken.

“Natuurlijke diamanten worden gewoonlijk gedurende miljarden jaren gevormd, ongeveer 150 kilometer diep in de aarde, waar hoge drukken en temperaturen boven de 1000 graden Celsius heersen”, zei professor Bradby van de ANU Research School of Physics.

Het team, inclusief voormalig ANU Ph.D. geleerde Tom Shiell nu bij Carnegie Institution for Science, creëerde eerder Lonsdaleite alleen in het laboratorium bij hoge temperaturen.

Deze nieuwe onverwachte ontdekking toont aan dat zowel Lonsdaleite als gewone diamant zich ook bij normale kamertemperaturen kunnen vormen door alleen hoge druk uit te oefenen – gelijk aan 640 Afrikaanse olifanten op de punt van een balletschoen.

“De twist in het verhaal is hoe we de druk uitoefenen. Naast zeer hoge drukken laten we de koolstof ook iets ervaren dat ‘shear’ wordt genoemd – wat lijkt op een draaiende of glijdende kracht. We denken dat hierdoor de koolstofatomen kunnen ga op zijn plaats en vorm Lonsdaleite en gewone diamant, ‘zei professor Bradby.

Co-hoofdonderzoeker Professor Dougal McCulloch en zijn team bij RMIT gebruikten geavanceerde elektronenmicroscopietechnieken om vaste en intacte plakjes van de experimentele monsters te vangen om momentopnamen te maken van hoe de twee soorten diamanten werden gevormd.

“Onze foto’s toonden aan dat de gewone diamanten zich alleen in het midden van deze Lonsdaleite-aderen vormen volgens deze nieuwe methode, ontwikkeld door ons interinstitutionele team,” zei professor McCulloch.

“Het was geweldig om deze kleine ‘rivieren’ van Lonsdaleite en gewone diamant voor het eerst te zien en het helpt ons echt te begrijpen hoe ze zouden kunnen ontstaan.”

Lonsdaleite, genoemd naar de kristallograaf Dame Kathleen Lonsdale, de eerste vrouw die werd gekozen als Fellow bij de Royal Society, heeft een andere kristalstructuur dan gewone diamant. Het is naar verwachting 58% moeilijker.

“Lonsdaleite heeft het potentieel om te worden gebruikt voor het doorsnijden van ultravaste materialen op mijnsites”, zei professor Bradby.

“Het creëren van meer van deze zeldzame maar super nuttige diamant is het langetermijndoel van dit werk.”

Mevrouw Xingshuo Huang is een ANU Ph.D. geleerde aan het werk in het laboratorium van professor Bradby.

“Het was voor het eerst in ons lab spannend om twee soorten diamanten te kunnen maken bij kamertemperatuur”, aldus Huang.

Het team, waarbij de Universiteit van Sydney en het Oak Ridge National Laboratory in de VS betrokken waren, heeft de onderzoeksresultaten in het tijdschrift gepubliceerd Klein.