Phát hiện cấu trúc kim cương kỳ lạ trong thiên thạch 50.000 năm

Các nhà nghiên cứu cho biết cấu trúc là một dạng liên kết của than chì và kim cương, có những đặc tính độc đáo có thể sử dụng để phát triển sạc siêu nhanh hoặc các thiết bị điện tử trong tương lai. Cấu trúc mới kỳ lạ này đã được nhóm nghiên cứu mô tả trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences vào ngày 22.7.

Cấu trúc kim cương này nằm bên trong thiên thạch Hẻm núi Diablo, đã đâm vào Trái đất 50.000 năm trước và được phát hiện lần đầu tiên ở Arizona vào năm 1891. Kim cương trong thiên thạch này không phải là loại mà hầu hết mọi người đều quen thuộc. Hầu hết kim cương đã biết đều được hình thành ở độ sâu khoảng 150 km dưới bề mặt Trái, nơi nhiệt độ lên đến hơn 1.093 độ C. Các nguyên tử carbon bên trong kim cương này được sắp xếp theo hình khối.

Ngược lại, kim cương bên trong thiên thạch Hẻm núi Diablo được gọi là lonsdaleite - đặt theo tên nhà tinh thể học người Anh Dame Kathleen Lonsdale, nữ giáo sư đầu tiên của Đại học College London (UCL) - và có cấu trúc tinh thể hình lục giác. Kim cương này chỉ hình thành dưới áp suất và nhiệt độ cực cao. Mặc dù các nhà khoa học đã chế tạo thành công lonsdaleite trong phòng thí nghiệm nhưng trong tự nhiên, nó chỉ hình thành khi các tiểu hành tinh đâm vào Trái đất với tốc độ cực lớn.

Trong quá trình nghiên cứu lonsdaleite trong thiên thạch, các nhà khoa học đã phát hiện ra điều kỳ lạ. Thay vì các cấu trúc lục giác thuần túy mà họ đã biết, các nhà nghiên cứu đã tìm thấy sự phát triển của một vật liệu dựa trên carbon khác được gọi là graphene nằm xen kẽ với kim cương. Những sự phát triển này được gọi là diaphites, và bên trong thiên thạch, chúng hình thành theo một mô hình lớp đặc biệt thú vị. Ở giữa các lớp này là “lỗi xếp chồng”, có nghĩa là các lớp không xếp hàng hoàn hảo.

Các nhà khoa học cho rằng việc tìm thấy diaphit trong thiên thạch cho thấy rằng vật liệu này có thể nằm trong các vật liệu carbon khác nhau. Phát hiện cũng cho các nhà nghiên cứu xác nhận rõ hơn về áp suất và nhiệt độ cần thiết để tạo ra cấu trúc này.

Mặc dù nghiên cứu về vật liệu này vẫn đang được tiếp tục nhưng nó hứa hẹn có nhiều ứng dụng tiềm năng. Vật liệu vừa nhẹ vừa chắc như kim cương, khả năng dẫn điện cao và mỏng hơn tóc người 1 triệu lần. Các nhà nghiên cứu cho biết một ngày nào đó nó có thể được sử dụng cho nhiều loại thuốc được nhắm mục tiêu hoặc thiết bị điện tử nhỏ với tốc độ sạc nhanh như ánh sáng.

“Nghiên cứu giúp chúng tôi tìm hiểu nhiều hơn về cách graphene hình thành và phương pháp sản xuất trong phòng thí nghiệm. Thông qua sự phát triển lớp có kiểm soát của cấu trúc, có thể thiết kế các vật liệu siêu cứng và dễ uốn, hoặc điều chỉnh đặc tính để chuyển từ chất dẫn điện thành chất cách điện”, Christoph Salzmann, nhà hóa học tại UCL và là đồng tác giả của nghiên cứu, cho biết.