Asteroidi, katastrofi

Asteroidenedslag skaber superkrystal

Vidundermateriale opdaget i meteorit. Foruden at være verdens hårdeste materiale, så er det formeligt og strømledende.

Vidundermateriale opdaget i meteorit. Foruden at være verdens hårdeste materiale, så er det formeligt og strømledende.

Shutterstock

Nye avancerede undersøgelser af verdens hårdeste materiale, den sjældne kulstofform lonsdaleit, viser, at denne diamant har en mere unik opbygning end først antaget.

Foruden at være utrolig hård, har forskerne fundet ud af, at krystallen også kan formes og være elektrisk ledende.

Dette avancerede supermateriale åbner derfor nye døre ind til udviklingen af fremtidens slibemidler, nanomedicin og laserteknologi.

Canyon diablo meteorit

Det er fra denne meteorit, kaldet Canyon Diablo-meteoritten, at londaleit er fundet.

© Geoffrey Notkin, Aerolite Meteorites of Tucson/Wikimedia Commons

Lonsdaleit

Kendt som sekskantet diamant, da det indtil nu er troet, at krystallen var kulstof i en sekskantet krystalstruktur.

Ny forskning viser nu, at det er en blanding mellem diamant og grafen.

Lonsdaleit er det hårdeste kendte materiale på Jorden.

Diamanttypen blev opdaget i 1967 i Canyon Diablo-meteoritten i Arizona, USA.

Meteoritfragmentet blev fundet i 1891 i det 170 meter dybe Barringerkrater, der måler 1.200 meter i diameter. Her slog en gigantisk jernmeteorit på 300.00 tons ned for godt 50.000 år siden.

Tog fejl af krystals struktur

Almindelige diamanter består af kulstofatomer i en kubisk form, hvor hvert atom er forbundet med fire andre atomer.

Da lonsdaleit-krystallerne første gang blev fundet i Canyon Diablo-meteoritten i 1967, troede forskere, at materialet var opbygget af kulstof-atomer i et sekskantet gitter.

Atomstruktur gitter diamant lonsdaleit

Illustrationer af diamanters kubiske atomstruktur (til venstre) og kunstigt skabte lonsdaleits sekskantede gitterstruktur (til højre).

© PyMOL/Materialscientist/Wikimedia Commons

Siden er det lykkes at skabe kunstige lonsdaleit-diamanter i laboratorier, men måske er det slet ikke lonsdaleit, de har skabt.

Ved hjælp af såkaldt ramanspektroskopi (en teknik der kan identificere molekyler gennem vibrationer) og krystallografi (læren om krystallers atomare opbygning af stoffer) omskriver det nye forskerhold nu krystallets struktur.

Deres resultater er netop offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences.

Frem for idéen om et sekskantet gitter, viste det sig, at mineralet faktisk havde de traditionelle træk fra almindelige kubiske diamanter.

Samtidig består de dog af det ultratynde, bøjelige og elektriskledende kulstofmateriale, grafen. En splejsning, hvor to mineraler vokser sammen i en krystal, kaldes diaphiter.

Diamond grafen gitter atomstruktur

I den nye superkrystal er kvaliteterne fra både diamanter (til venstre) og grafen (til højre) til stede. De er begge former af grundstoffet kulstof.

© Itub/Wikimedia Commons

Det kunstige lonsdeliet har rekorden i hårdhed – faktisk 58 procent hårdere end almindelige diamanter. Om den nye diaphitudgave af lonsdeliet er lige så hård, vil fremtidige tests vise.

Viser det sig at være lige så hårdt, og det samtidig har kvaliteterne fra grafen, hvor det kan lade sig forme og samtidig lede elektricitet, har vi et nyt vidundermateriale.

Mineraler dannes på flere måder

For nylig lavede et andet hold forskere et gigantisk katalog over samtlige kendte mineraler på Jorden. Herfra blev det tydeligt, at det samme krystal kan dannes på mange forskellige måder.

Diamanter kan for eksempel fremstilles dybt nede i Jorden, hvor kulstof udsættes for et massivt tryk og høje temperaturer i flere millioner af år uden tilførslen af ilt.

Men de kan også dannes under de ekstreme temperaturer og tryk, som opstår, når en rumsten slår ned på Jorden. Sådan er de originale lonsdaleit-krystaller skabt.

Foruden at bruges i fremtidig teknologi, kan den nyopdagede struktur i lonsdaleit-krystallen fortælle noget om, hvad der sker i tryk- og temperaturforholdene under et asteroidenedslag.

Næste skridt er så kunstigt at genskabe de kortvarige høje temperaturer og ekstreme tryk fra asteroidenedslag, før vidunderkrystallet kan sættes i produktion.