Asteroid, katastrof

Asteroidnedslag skapar superkristall

Mirakelmaterial har upptäckts i en meteorit. Utöver att det är världens hårdaste material, så är det formbart och elektriskt ledande.

Mirakelmaterial har upptäckts i en meteorit. Utöver att det är världens hårdaste material, så är det formbart och elektriskt ledande.

Shutterstock

Nya avancerade studier av världens hårdaste material, den sällsynta kolformen lonsdaleit, visar att denna diamant har en mer unik uppbyggnad än man först trodde.

Utöver att den var otroligt hård har forskarna upptäckt att kristallen även kan formas och är elektriskt ledande.

Detta avancerade supermaterial öppnar därför nya dörrar för utvecklingen av framtidens slipmedel, nanoläkemedel och laserteknik.

Canyon diablo meteorit

Det är i denna meteorit, kallad Canyon Diablo-meteoriten, som londaleit har upptäckts.

© Geoffrey Notkin, Aerolite Meteorites of Tucson/Wikimedia Commons

Lonsdaleit

Känd som sexkantig diamant, eftersom man hittills har trott att kristallen var kol i en sexkantig kristallstruktur.

Ny forskning visar nu att det er en blandning mellan diamant och grafen.

Lonsdaleit är det hårdaste kända materialet på jorden.

Diamanttypen upptäcktes 1967 i Canyon Diablo-meteoriten i Arizona, USA.

Meteoritfragmentet hittades 1891 i den 170 meter djupa Barringerkratern, som mäter 1 200 meter i diameter. Där slog en enorm järnmeteorit på 300 000 ton ned för drygt 50 000 år sedan.

Tog fel på grund av kristallens struktur

Vanliga diamanter består av kolatomer i en kubisk form, där alla atomer är förenade med fyra andra atomer.

När lonsdaleitkristallerna hittades i Canyon Diablo-meteoriten 1967 trodde forskare att materialet var uppbyggt av kolatomer i ett sexkantigt gitter.

Atomstruktur gitter diamant lonsdaleit

Illustrationer av diamanters kubiska atomstruktur (till vänster) och en artificiellt skapad lonsdaleits sexkantiga gitterstruktur (till höger).

© PyMOL/Materialscientist/Wikimedia Commons

Sedan har man lyckats skapa artificiella lonsdaleit-diamanter i laboratorier, men det är kanske inte alls lonsdaleit de har skapat.

Med hjälp av så kallad ramanspektroskopi (en teknik som kan identifiera molekyler genom vibrationer) och kristallografi (läran om kristallers atomära uppbyggnad av ämnen) ändrar den nya forskargruppen nu kristallens struktur.

Deras resultat har nyligen publicerats i tidskriften Proceedings of the National Academy of Sciences.

I stället för idén om ett sexkantigt gitter, visade det sig att mineralet faktiskt hade de traditionella dragen av vanliga kubiska diamanter.

Samtidigt består de dock av det ultratunna, böjliga och elektriskt ledande kolmaterialet grafen.

Diamant grafen mönster atomstruktur

Den nya superkristallen har både egenskaper från diamanter (till vänster) och grafen (till höger). Båda är former av grundämnet kol.

© Itub/Wikimedia Commons

Det artificiella lonsdaliet innehar rekordet i styrka – det är faktiskt 58 procent hårdare än vanliga diamanter. Om den nya versionen av lonsdaliet är lika hårt får framtida tester visa.

Om det visar sig vara lika hårt och samtidigt ha grafens egenskaper, så att det är både formbart och kan leda elektricitet, så har vi ett nytt mirakelmaterial.

Mineraler bildas på flera sätt

Nyligen sammanställde en annan grupp forskare en enorm katalog över samtliga kända mineraler på jorden. Med utgångspunkt i deras arbete stod det klart att samma kristall kan bildas på flera olika sätt.

Diamanter kan exempelvis framställas djupt nere i jorden, där kol utsätts för massivt tryck och höga temperaturer i flera miljoner år utan att syre tillförs.

Men de kan också bildas under de extrema temperaturer och tryck som uppstår när en sten från rymden slår ned på jorden. Så har de ursprungliga lonsdaleit-kristallerna skapats.

Utöver att de kan användas i framtida teknik, kan den nyupptäckta strukturen i lonsdaleit-kristallen säga något om vad som händer i tryck- och temperaturförhållandena under ett asteroidnedslag.

Nästa steg är att artificiellt återskapa de kortvariga höga temperaturerna och det extrema trycket från asteroidnedslag innan mirakelkristallen kan sättas i produktion.