Krystaly tvrdší než diamant

10. únor 2010
Jihoafrický diamant v matečné hornině

V obecném povědomí se usadila informace, že diamant (tedy krychlová forma krystalického uhlíku) je nejtvrdším materiálem na Zemi (má totiž tvrdost 10 na tzv. relativní Mohsově škále). V posledních letech se však podařilo nejen vytvořit ještě tvrdší materiály v našich laboratořích, ale podobné materiály byly dokonce objeveny i v přírodě. Nelze se však s nimi pochopitelně setkat běžně. Vyskytují se jen tam, kde proběhl prudký extrémní proces, doprovázený vysokými tlaky a teplotami.

Materiály tvrdší než diamant se mohou podle posledních výzkumů vzácně vyskytovat např. v oblastech bývalých vulkanických erupcí či v místech dopadů velkých meteoritů či asteroidů. Jde o další, nekonvenční formy krystalického uhlíku, např. tzv. lonsdaleit (neboli "hexagonální diamant"). Ten je však tvrdší než diamant (až o 58 %) jen tehdy, když je velmi čistý.

Čerstvým objevem supertvrdého materiálu jsou nové formy krystalů uhlíku, nalezené v jednom finském meteoritickém vzorku. V r. 1971 dopadl blízko finské osady Haverö meteorit, bohatý na uhlík (šlo hlavně o grafit). Během prudkého brzdění v atmosféře a dopadu na zem se část grafitu přeměnila na supertvrdé krystaly. Že jde v tomto případě o materiál tvrdší než diamant, vědci poznali už podle toho, že po vyleštění povrchu diamantovou pastou z plochy řezu dál trčely jeho drobné krystalické výčnělky. Jejich tvrdost kvůli malé velikosti krystalků testována nebyla, nicméně struktura nového materiálu byla komplexně analyzována. Zkoumání nových exotických forem uhlíku (v tomto případě jde o dva nové typy krystalické mřížky) značně obohatí naše znalosti i technologii.

Doposud nejtvrdším materiálem, který vědci vyrobili v laboratořích vysokého tlaku, jsou agregované diamantové nanotyčinky (tzv. "hyperdiamant", nanokrystalická forma diamantu). Zatímco ploška diamantu vydrží při různých zkouškách tlak kolem milionu atmosfér (97-167 GigaPascalů, GPa = 1 miliarda Pascalů), hyperdiamant má svůj limit u hodnoty ještě několikrát vyšší (cca 300 GigaPascalů). Vydrží tedy téměř takový tlak, který panuje ve středu Země (360-380 GPa, běžný atmosférický tlak je 101 kPa). Většina přírodních diamantů vzniká v hloubce 140 - 190 km pod zemí.

Spustit audio
autor: Pavel Vachtl