Asteroide, katastrofe

Asteroidenedslag skaper superkrystall

Vidundermateriale oppdaget i meteoritt. I tillegg til å være verdens hardeste materiale, så er det formbart og strømledende.

Vidundermateriale oppdaget i meteoritt. I tillegg til å være verdens hardeste materiale, så er det formbart og strømledende.

Shutterstock

Nye avanserte studier av verdens hardeste materiale, den sjeldne karbonformen lonsdaleitt, viser at denne diamanten har en mer unik oppbygning enn først antatt.

I tillegg til å være utrolig hard, har forskerne funnet ut at krystallen også kan formes og være elektrisk ledende.

Dette avanserte supermaterialet åpner derfor nye dører til utviklingen av framtidens slipemiddel, nanomedisin og laserteknologi.

Canyon diablo meteorit

Det er fra denne meteoritten, som kalles Canyon Diablo-meteoritten, at lonsdaleitt er funnet.

© Geoffrey Notkin, Aerolite Meteorites of Tucson/Wikimedia Commons

Lonsdaleitt

Kjent som sekskantet diamant siden man så langt har trodd at krystallen var karbon i en sekskantet krystallstruktur.

Ny forskning viser nå at det er en blanding mellom diamant og grafen.

Lonsdaleitt er det hardeste kjente materialet på jorden.

Diamanttypen ble oppdaget i 1967 i Canyon Diablo-meteoritten i Arizona, USA.

Meteorittfragmentet ble funnet i 1891 i det 170 meter dype Barringerkrateret, som måler 1200 meter i diameter. Her slo en gigantisk jernmeteoritt på 300 000 tonn ned for om lag 50 000 år siden.

Tok feil av krystallstruktur

Vanlige diamanter består av karbonatomer i en kubisk form der hvert atom er forbundet med fire andre atomer.

Da lonsdaleitt-krystallene første gang ble funnet i Canyon Diablo-meteoritten i 1967, trodde forskere at materialet var bygget opp av karbon-atomer i et sekskantet gitter.

Atomstruktur gitter diamant lonsdaleit

Illustrasjoner av diamanters kubiske atomstruktur (til venstre) og kunstig lonsdaleitt, med sekskantede gitterstruktur (til høyre).

© PyMOL/Materialscientist/Wikimedia Commons

Senere har forskere klart å skape kunstige lonsdaleitt-diamanter i laboratorier, men kanskje er det ikke lonsdaleitt de har skapt.

Ved hjelp av såkalt ramanspektroskopi (en teknikk som kan identifisere molekyler gjennom vibrasjoner) og krystallografi (læren om krystallers atomoppbygning av stoffer) omskriver den nye forskergruppen nå krystallens struktur.

Resultatene er nettopp offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.

I stedet for ideen om et sekskantet gitter viste det seg at mineralet faktisk hadde de tradisjonelle trekkene fra vanlige kubiske diamanter.

Samtidig består de av det ultratynne, bøyelige og elektrisk ledende karbonmaterialet grafen. En kombinasjon der to mineraler vokser sammen i en krystall, kalles på engelsk diaphite.

Diamond grafen gitter atomstruktur

I den nye superkrystallen er kvalitetene fra både diamanter (til venstre) og grafen (til høyre) til stede. De er begge former av grunnstoffet karbon.

© Itub/Wikimedia Commons

Den kunstige lonsdalaitten har rekorden i hardhet – faktisk 58 prosent hardere enn vanlige diamanter. Om den nye utgaven er like hard, vil framtidige tester vise.

Viser det seg å være like hardt, og det samtidig har kvalitetene fra grafen, slik at det lar seg forme og samtidig lede elektrisitet, har vi et nytt vidundermateriale.

Mineraler dannes på flere måter

Nylig utarbeidet et annet team av forskere en gigantisk katalog over alle kjente mineraler på jorden. Herfra ble det tydelig at den samme krystallen kan dannes på mange ulike måter.

Diamanter kan for eksempel dannes dypt nede i jorden, der karbon utsettes for et massivt trykk og høye temperaturer i flere millioner av år uten tilførselen av oksygen.

Men de kan også dannes under den ekstreme temperaturen og det ekstreme trykket som oppstår når en romstein slår ned på jorden. Slik er de originale lonsdaleitt-krystallene skapt.

I tillegg til å brukes i framtidig teknologi, kan den nyoppdagede strukturen i lonsdaleitt-krystallen fortelle noe i hva som skjer i trykk- og temperaturforholdene under et asteroidenedslag.

Neste skritt er å gjenskape de kortvarige høye temperaturene og det ekstreme trykket fra asteroidenedslag før vidunderkrystallen kan settes i produksjon.