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Secondo uno studio internazionale condotto da UCL e scienziati ungheresi, le onde d'urto causate dalla collisione di asteroidi con la Terra creano materiali con una gamma di complesse strutture di carbonio, che potrebbero essere utilizzate per far avanzare future applicazioni ingegneristiche.
Pubblicato oggi in Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze , il team di ricercatori ha scoperto che i diamanti formatisi durante un'onda d'urto ad alta energia da una collisione di asteroidi circa 50.000 anni fa hanno proprietà uniche ed eccezionali, causate dalle alte temperature a breve termine e dalla pressione estrema.
I ricercatori affermano che queste strutture possono essere mirate per applicazioni meccaniche ed elettroniche avanzate, dandoci la possibilità di progettare materiali non solo ultraduri ma anche malleabili con proprietà elettroniche regolabili.
Per lo studio, scienziati provenienti da Regno Unito, Stati Uniti, Ungheria, Italia e Francia hanno utilizzato esami cristallografici e spettroscopici dettagliati e all'avanguardia del minerale lonsdaleite del meteorite di ferro Canyon Diablo trovato per la prima volta nel 1891 nel deserto dell'Arizona.
Prendendo il nome dalla pionieristica cristallografa britannica Professor Dame Kathleen Lonsdale, la prima professoressa all'UCL, in precedenza si pensava che la lonsdaleite fosse costituita da puro diamante esagonale, distinguendolo dal classico diamante cubico. Tuttavia, il team ha scoperto che in realtà è composto da diamante nanostrutturato e intergroccelle simili al grafene (in cui due minerali in un cristallo crescono insieme) chiamate diafiti. Il team ha anche identificato errori di impilamento, o "errori" nelle sequenze dei modelli ripetuti di strati di atomi.
L'autore principale, il dott. Péter Németh (Istituto per la ricerca geologica e geochimica, RCAES), ha affermato:"Attraverso il riconoscimento dei vari tipi di intercrescita tra le strutture del grafene e del diamante, possiamo avvicinarci alla comprensione delle condizioni di pressione-temperatura che si verificano durante gli impatti di asteroidi. "
Il team ha scoperto che la distanza tra gli strati di grafene è insolita a causa degli ambienti unici di atomi di carbonio che si verificano all'interfaccia tra diamante e grafene. Hanno anche dimostrato che la struttura del diafite è responsabile di una caratteristica spettroscopica precedentemente inspiegabile.
Il coautore dello studio, il professor Chris Howard (UCL Physics &Astronomy), ha affermato:"Questo è molto eccitante poiché ora possiamo rilevare le strutture diafitiche nel diamante usando una semplice tecnica spettroscopica senza la necessità di una costosa e laboriosa microscopia elettronica".
Secondo gli scienziati, le unità strutturali e la complessità riportate nei campioni di lonsdaleite possono verificarsi in un'ampia gamma di altri materiali carboniosi prodotti da shock e compressione statica o dalla deposizione dalla fase vapore.
Il coautore dello studio, il professor Christoph Salzmann (UCL Chemistry), ha affermato:"Attraverso la crescita controllata degli strati delle strutture, dovrebbe essere possibile progettare materiali che siano sia ultraduri che duttili, nonché avere proprietà elettroniche regolabili da un conduttore a un isolante.
"La scoperta ha quindi aperto la porta a nuovi materiali di carbonio con interessanti proprietà meccaniche ed elettroniche che possono portare a nuove applicazioni che vanno dagli abrasivi e dall'elettronica alla nanomedicina e alla tecnologia laser."
Oltre ad attirare l'attenzione sulle eccezionali proprietà meccaniche ed elettroniche delle strutture di carbonio riportate, gli scienziati sfidano anche l'attuale visione strutturale semplicistica del minerale indicato come lonsdaleite.
I ricercatori sono anche grati al defunto co-autore, il professor Paul McMillan, che era Sir William Ramsay Chair of Chemistry presso l'UCL, per aver riunito il team, il suo instancabile entusiasmo per questo lavoro e i suoi contributi duraturi nel campo della ricerca sui diamanti. + Esplora ulteriormente
