Naturens starkaste material har nu hård konkurrens. För första gången, forskare har hårda bevis för att mänskliga sexkantiga diamanter är styvare än de vanliga kubikdiamanterna som finns i naturen och ofta används i smycken.

Uppkallad efter sin sexsidiga kristallstruktur, sexkantiga diamanter har hittats på några meteoritpåverkan, och andra har gjorts kort i laboratorier, men dessa var antingen för små eller hade en för kort existens för att mätas.

Nu skapade forskare vid Washington State University Institute for Shock Physics sexkantiga diamanter som är tillräckligt stora för att mäta deras styvhet med hjälp av ljudvågor. Deras resultat är detaljerade i en nyligen publicerad artikel i Fysisk granskning B.

"Diamant är ett mycket unikt material, "sa Yogendra Gupta, chef för Institute for Shock Physics och motsvarande författare till studien. "Det är inte bara det starkaste - det har vackra optiska egenskaper och en mycket hög värmeledningsförmåga. Nu har vi gjort den sexkantiga formen av diamant, producerad under chockkomprimeringsexperiment, som är betydligt styvare och starkare än vanliga ädelstenar. "

Forskare har länge velat skapa ett material som är starkare än naturliga diamanter, som kan ha en mängd olika användningsområden inom industrin. Medan många teoretiserade att sexkantiga diamanter skulle vara starkare, WSU -studien ger det första experimentella beviset för att de är det.

Huvudförfattare Travis Volz, nu postdoktoral forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory, fokuserade sitt avhandlingsarbete vid WSU på skapandet av sexkantiga diamanter från grafit. För denna studie, Volz och Gupta använde krut och komprimerad gas för att driva små grafitskivor ungefär lika stora som en krona med en hastighet av cirka 15, 000 miles per timme på ett transparent material. Påverkan gav chockvågor i skivorna som mycket snabbt förvandlade dem till sexkantiga diamanter.

Omedelbart efter påverkan producerade forskarna en liten ljudvåg och använde lasrar för att mäta dess rörelse genom diamanten. Ljud rör sig snabbare genom styvare material. Tidigare rörde sig ljudet snabbast genom kubisk diamant; i de lab-skapade sexkantiga diamanterna rörde det sig snabbare.

Varje process skedde på flera miljarder sekunder, eller nanosekunder, men forskarna kunde göra styvhetsmätningarna innan höghastighetspåverkan förstörde diamanten.

Styvhet är ett materials förmåga att motstå deformation under en kraft eller ett tryck - till exempel en sten är styvare än gummi eftersom gummi böjer sig när den pressas. Hårdhet är motståndskraften mot repor eller andra ytdeformationer.

I allmänhet är hårdare material också hårdare, sa Volz. Medan forskarna inte kunde repa diamanterna för att testa hårdheten direkt, genom att mäta diamanternas styvhet, de kan dra slutsatser om deras hårdhet.

Om vetenskapen går fram till den punkt där laboratorietillverkade sexkantiga diamanter kan skapas och återvinnas, de kan ha olika användningsområden.

"Hårda material är användbara för bearbetningskapacitet, "sa Volz." Diamant har använts länge i borrbitar, till exempel. Eftersom vi fann att den sexkantiga diamanten sannolikt är hårdare än den kubiska diamanten, det kan vara ett överlägset alternativ för bearbetning, borrning eller någon typ av applikation där kubikdiamanten används. "

Även om de industriella fördelarna är tydliga, Gupta sa att det fortfarande är möjligt att sexkantiga diamanter en dag kan användas på förlovningsringar. För närvarande har lab-gjorda kubiska diamanter mindre värde jämfört med sina naturliga kamrater, men sexkantiga diamanter skulle troligen vara mer nya.

"Om vi ​​en dag kan producera dem och polera dem, Jag tror att de skulle vara mer efterfrågade än kubiska diamanter, "sa Gupta." Om någon sa till dig, 'se, Jag ska ge dig valet mellan två diamanter:den ena är mycket mer sällsynt än den andra. ' Vilken skulle du välja? "