Một nhóm các nhà khoa học từ hai trường đại học ở Trung Quốc đã tạo ra loại 'siêu kim cương' chất lượng cao trong phòng thí nghiệm, có độ cứng vượt trội hơn kim cương tự nhiên. Bước đột phá này có tiềm năng lớn trong các lĩnh vực công nghiệp quan trọng, nơi kim cương đã được sử dụng rộng rãi trong chế tạo dụng cụ cắt, đánh bóng và khoan.

Khác với kim cương tự nhiên và tổng hợp thông thường có cấu trúc tinh thể hình khối, kim cương siêu cứng này - lonsdaleite - có cấu trúc tinh thể hình lục giác, giúp tăng đáng kể độ cứng và tính ổn định.

X

Kim cương cứng nhất từng được tìm thấy trước đây chỉ xuất hiện trong các hố va chạm thiên thạch, khiến chúng vô cùng hiếm và có kích thước nhỏ. Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã khám phá ra rằng than chì có thể chuyển hóa thành một cấu trúc đặc biệt gọi là pha hậu than chì.

Dưới áp suất và nhiệt độ cực cao, pha hậu than chì kết tinh thành kim cương lục giác với độ cứng vượt trội. Những phát hiện quan trọng này đã được công bố trên tạp chí Nature Materials vào đầu tháng.

Sản xuất kim cương lục giác tinh khiết từ than chì

Lonsdaleite lần đầu tiên được phát hiện vào 1967 trong thiên thạch Canyon Diablo tại Arizona, Mỹ. Tuy nhiên, do sự hiếm hoi của loại kim cương này trong tự nhiên, việc tái tạo nó nhân tạo luôn là một thách thức lớn.

Nghiên cứu của Trung Quốc đã đưa ra một phương pháp tiên tiến giúp tổng hợp kim cương lục giác gần như tinh khiết, với kết tinh tốt từ than chì, theo South China Morning Post.

Các thử nghiệm cho thấy loại kim cương nhân tạo này cứng hơn 40% so với kim cương tự nhiên, đồng thời có độ ổn định nhiệt cao hơn kim cương nano. Những đặc điểm này giúp nó trở thành vật liệu lý tưởng cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi độ bền và khả năng chịu nhiệt cao.

Ngoài ra, nghiên cứu cũng cung cấp hiểu biết sâu sắc về quá trình chuyển đổi than chì thành kim cương dưới điều kiện khắc nghiệt, mở ra tiềm năng sản xuất hàng loạt trong tương lai.

Mỹ cũng từng tạo ra kim cương lục giác

Trung Quốc không phải quốc gia đầu tiên tổng hợp thành công kim cương lục giác.

Năm 2021, một nhóm nghiên cứu tại Mỹ công bố rằng họ có thể tạo ra những viên kim cương lục giác đủ lớn để đo độ cứng bằng sóng âm. Các thử nghiệm cho thấy loại kim cương này thậm chí còn cứng hơn kim cương khối, mở ra ứng dụng tiềm năng trong gia công, khoan sâu và công nghệ tiên tiến.

Một trong những tác giả của nghiên cứu tại Mỹ thậm chí còn đề xuất kim cương lục giác có thể trở thành lựa chọn mới cho nhẫn đính hôn, nhờ vào độ bền và vẻ đẹp độc đáo của nó.

Trung Quốc cũng đạt nhiều thành tựu trong lĩnh vực vật liệu kim cương. Năm ngoái, các nhà khoa học từ Đại học Trịnh Châu, Viện Hàn lâm Khoa học Hà Nam, Đại học Ninh Ba và Đại học Cát Lâm đã phát triển thành công kim cương có khả năng dẫn điện, mở ra hướng đi mới cho công nghệ vật liệu tiên tiến.

Hà Trang (theo Interesting Engineering)