Het sterkste materiaal van de natuur heeft nu een stevige concurrentie. Voor de eerste keer, onderzoekers hebben hard bewijs dat door mensen gemaakte zeshoekige diamanten stijver zijn dan de gewone kubieke diamanten die in de natuur worden gevonden en vaak worden gebruikt in sieraden.

Genoemd naar hun zeszijdige kristalstructuur, zeshoekige diamanten zijn gevonden op sommige meteorietinslagplaatsen, en andere zijn kort gemaakt in laboratoria, maar deze waren ofwel te klein of hadden een te kort bestaan ​​om gemeten te kunnen worden.

Nu hebben wetenschappers van het Institute for Shock Physics van de Washington State University zeshoekige diamanten gemaakt die groot genoeg zijn om hun stijfheid te meten met behulp van geluidsgolven. Hun bevindingen worden gedetailleerd beschreven in een recent artikel in Fysieke beoordeling B.

"Diamant is een zeer uniek materiaal, " zei Yogendra Gupta, directeur van het Institute for Shock Physics en corresponderende auteur van de studie. "Het is niet alleen de sterkste, het heeft prachtige optische eigenschappen en een zeer hoge thermische geleidbaarheid. Nu hebben we de zeshoekige vorm van diamant gemaakt, geproduceerd onder schokcompressie-experimenten, dat is aanzienlijk stijver en sterker dan gewone edelsteendiamanten."

Onderzoekers wilden al lang een materiaal maken dat sterker is dan natuurlijke diamanten, die een verscheidenheid aan toepassingen in de industrie kunnen hebben. Hoewel velen theoretiseerden dat zeshoekige diamanten sterker zouden zijn, de WSU-studie levert het eerste experimentele bewijs dat ze dat zijn.

Hoofdauteur Travis Volz, nu een postdoctoraal onderzoeker aan het Lawrence Livermore National Laboratory, concentreerde zijn proefschrift bij WSU op de creatie van zeshoekige diamanten uit grafiet. Voor deze studie is Volz en Gupta gebruikten buskruit en gecomprimeerd gas om kleine grafietschijven ter grootte van een dubbeltje aan te drijven met een snelheid van ongeveer 15, 000 mijl per uur op een transparant materiaal. De impact veroorzaakte schokgolven in de schijven die ze zeer snel transformeerden in zeshoekige diamanten.

Onmiddellijk na de impact produceerden de onderzoekers een kleine geluidsgolf en gebruikten ze lasers om de beweging door de diamant te meten. Geluid beweegt sneller door stijver materiaal. Voorheen bewoog geluid zich het snelst door kubusvormige diamant; in de in het laboratorium gemaakte zeshoekige diamanten bewoog het sneller.

Elk proces gebeurde in enkele miljardsten van een seconde, of nanoseconden, maar de onderzoekers waren in staat om de stijfheidsmetingen te doen voordat de impact met hoge snelheid de diamant vernietigde.

Stijfheid is het vermogen van een materiaal om vervorming te weerstaan ​​onder een kracht of druk, bijvoorbeeld een steen is stijver dan rubber, omdat rubber buigt wanneer erop wordt gedrukt. Hardheid is de weerstand tegen krassen of andere oppervlaktevervormingen.

Over het algemeen zijn stijvere materialen ook harder, zei Volz. Hoewel de onderzoekers de diamanten niet konden krassen om de hardheid direct te testen, door de stijfheid van de diamanten te meten, ze kunnen conclusies trekken over hun hardheid.

Als de wetenschap het punt bereikt waarop in het laboratorium gemaakte zeshoekige diamanten kunnen worden gemaakt en teruggewonnen, ze kunnen een scala aan toepassingen hebben.

"Harde materialen zijn nuttig voor bewerkingsmogelijkheden, " zei Volz. "Diamant wordt al heel lang gebruikt in boren, bijvoorbeeld. Omdat we ontdekten dat de zeshoekige diamant waarschijnlijk harder is dan de kubieke diamant, het zou een superieur alternatief kunnen zijn voor machinale bewerking, boren of elk type toepassing waarbij de kubische diamant wordt gebruikt."

Hoewel de industriële voordelen duidelijk zijn, Gupta zei dat het nog steeds mogelijk is dat zeshoekige diamanten ooit op verlovingsringen kunnen worden gebruikt. Momenteel hebben in het laboratorium gemaakte kubieke diamanten minder waarde in vergelijking met hun natuurlijke collega's, maar zeshoekige diamanten zouden waarschijnlijk meer nieuw zijn.

"Als we ze ooit kunnen produceren en polijsten, Ik denk dat er meer vraag naar zou zijn dan kubieke diamanten, "zei Gupta. "Als iemand tegen je zei, 'kijk, Ik geef je de keuze uit twee diamanten:de ene is veel zeldzamer dan de andere.' Welke zou jij kiezen?"