Учёные создали сверхтвёрдые алмазы с гексагональной кристаллической структурой

Исследователи успешно синтезировали и восстановили массивный гексагональный алмаз с размерами кристаллов от 100 мкм до миллиметров. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09343-x

Бриллианты — это не просто красивые камни. Они являются одними из самых твёрдых минералов на Земле, а их название происходит от греческого слова «адамас», что означает «непреодолимый». Теперь учёные создали ещё более твёрдую форму алмаза — массивный гексагональный алмаз (HD). Эта кристаллическая структура теоретически предсказывалась более полувека как обладающая превосходящими обычный алмаз физическими свойствами.

В исследовании, опубликованном в журнале Nature, китайские учёные синтезировали массивный гексагональный алмаз с размерами от 100 мкм до миллиметра. Для этого они сжимали и нагревали высококачественные монокристаллы графита в условиях максимально равномерного давления.

Полученный материал, который удалось сохранить при комнатных условиях, раскрыл ранее неуловимую структурную природу HD, открыв новые возможности для изучения его потенциала как технологически превосходящего материала.

Помимо ювелирного применения, алмазы востребованы в биосенсорах, квантовых вычислениях и промышленных процессах благодаря своим уникальным химическим и физическим свойствам.

HRTEM-изображения и соответствующие дифракционные картины массивного образца HD, полученные вдоль различных зонных осей. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09343-x

Подобные трансформации встречаются и в природе. Например, гексагональный алмаз (лонсдейлит) был обнаружен в метеорите Каньон Дьябло, в честь которого и получил своё название. Исследование 2022 года показало, что высокие температуры и ударные сжатия при падении метеорита превращают графит в HD.

Учёные пытались воспроизвести подобные условия в лабораториях, но большинство образцов оказывались слишком мелкими и содержали примеси. Теперь исследователям удалось синтезировать почти чистый массивный HD с высокой степенью упорядоченности.

Чистое sp³-связывающее состояние и превосходные механические свойства массивного HD. Автор: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09343-x

Спектроскопический анализ показал полное преобразование sp²-связей в sp³-связи, что указывает на прямую кристаллографическую трансформацию графита в алмаз. Межслойные связи HD оказались прочнее и короче, чем у обычного кубического алмаза, что подтвердили тесты на твёрдость по Виккерсу.

Исследователи отмечают, что их работа однозначно доказывает существование HD как самостоятельной фазы углерода с превосходной твёрдостью. Они считают, что дальнейшая очистка графита-прекурсора и оптимизация условий давления и температуры позволят создать HD ещё более высокого качества.

Дополнительная информация: Liuxiang Yang et al, Synthesis of bulk hexagonal diamond, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09343-x