Thiên thạch chứa cấu trúc tinh thể kim cương kỳ lạ chưa từng thấy

Một thiên thạch Diablo Canyon rơi xuống Trái đất khoảng 50.000 năm trước và được phát hiện lần đầu tiên vào năm 1891. Nghiên cứu mới cho thấy nó chứa các cấu trúc vi mô của tinh thể kim cương chưa từng thấy trước đây.

Cấu trúc kim cương kỳ lạ

Nhóm cho biết cấu trúc là một dạng đan xen của than chì và kim cương, có những đặc tính độc đáo mà một ngày nào đó có thể được sử dụng để phát triển sạc siêu nhanh hoặc các loại thiết bị điện tử mới. Những cấu trúc kim cương bị khóa bên trong thiên thạch Canyon Diablo, đã đâm vào Trái đất 50.000 năm trước và được phát hiện lần đầu tiên ở Arizona vào năm 1891. Điều đáng nói là những viên kim cương trong thiên thạch này không phải là những hình hài quen thuộc mà chúng ta hay nhìn thấy.

Hầu hết kim cương được biết đến đều được hình thành cách bề mặt Trái đất khoảng 90 dặm (150 km), nơi nhiệt độ tăng lên hơn 2.000 độ F (1.093 độ C). Các nguyên tử cacbon bên trong những viên kim cương này được sắp xếp theo hình khối. Ngược lại, những viên kim cương bên trong thiên thạch Canyon Diablo có cấu trúc tinh thể hình lục giác, chúng được gọi là lonsdaleite - được đặt theo tên nhà tinh thể học người Anh Dame Kathleen Lonsdale, nữ giáo sư đầu tiên của Đại học College London.

Những viên 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, bằng cách sử dụng thuốc súng và khí nén để đẩy đĩa than chì lên tường với tốc độ 24.100 km/h, nhưng trong tự nhiên, lonsdaleite chỉ được hình thành khi các tiểu hành tinh tấn công Trái đất với tốc độ cực lớn.

Phát hiện vật liệu siêu tiềm năng mới

Trong khi phân tích lonsdaleite trong thiên thạch, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra điều kỳ lạ. Thay vì cấu trúc lục giác thuần túy theo suy đoán, họ đã tìm thấy sự phát triển của một vật liệu dựa trên carbon khác được gọi là graphene lồng vào nhau 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 hấp dẫn. 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 lonsdaleite meteoritic cho thấy rằng vật liệu này có thể được tìm thấy trong các vật liệu cacbon khác, phát hiện này cho thấy những điều kiện đặc biệt về áp suất và nhiệt độ cần thiết để tạo ra cấu trúc.

Graphene được làm từ một tấm carbon dày một nguyên tử, được sắp xếp theo hình lục giác. Vật liệu này được cho là có rất nhiều ứng dụng tiềm năng bởi nó siêu nhẹ tựa lông hồng vừa bền chắc như kim cương, thêm vào đó là tính trong suốt và dẫn điện cao, mỏng hơn sợi tóc người khoảng 1 triệu lần.

Các nhà nghiên cứu hy vọng một ngày nào đó nó có thể được sử dụng cho nhiều loại thuốc được nhắm mục tiêu hơn, hay những thiết bị điện tử nhỏ hơn với tốc độ sạc nhanh như ánh sáng. Christoph Salzmann, nhà hóa học tại Đại học College London nói rằng "Thông qua sự phát triển lớp có kiểm soát của các cấu trúc, có thể thiết kế các vật liệu siêu cứng và cũng dễ uốn, cũng như có các đặc tính điện tử có thể điều chỉnh từ chất dẫn điện đến chất cách điện."