Un nuovo studio dei ricercatori della Washington State University risponde a domande di vecchia data sulla formazione di un raro tipo di diamante durante i principali impatti di meteoriti.

Il diamante esagonale o lonsdaleite è più duro del tipo di diamante tipicamente indossato su un anello di fidanzamento e si pensa che sia fatto naturalmente quando è grande, meteoriti contenenti grafite si schiantano sulla Terra.

Gli scienziati si sono interrogati sull'esatta pressione e sulle altre condizioni necessarie per creare un diamante esagonale sin dalla sua scoperta in un frammento di meteorite dell'Arizona mezzo secolo fa.

Ora, un team di ricercatori della WSU ha osservato e registrato per la prima volta la creazione di un diamante esagonale in grafite pirolitica altamente orientata sotto compressione d'urto, rivelando dettagli cruciali su come si forma. La scoperta potrebbe aiutare gli scienziati planetari a utilizzare la presenza di diamanti esagonali nei crateri di meteoriti per stimare la gravità degli impatti.

La ricerca è stata possibile grazie a uno sviluppo sperimentale senza precedenti:il settore della compressione dinamica guidato dalla WSU presso l'Advanced Photon Source dell'Argonne National Laboratory. Il DCS è una struttura sperimentale unica nel suo genere che collega diverse capacità di compressione delle onde d'urto ai raggi X di sincrotrone. Utilizzando le sue capacità uniche, il team della WSU è stato in grado di scattare istantanee a raggi X della trasformazione della grafite in diamante esagonale in tempo reale.

I risultati del lavoro dei ricercatori sono pubblicati sulla rivista Progressi scientifici .

"La trasformazione in diamante esagonale avviene con uno stress significativamente inferiore a quanto si credeva in precedenza, " ha detto il professor Yogendra Gupta dei reggenti della WSU, direttore dell'Institute for Shock Physics e coautore dello studio. "Questo risultato ha importanti implicazioni per quanto riguarda le stime delle condizioni termodinamiche nei siti terrestri degli impatti dei meteoriti".

Fare diamanti

Il fisico dello shock della WSU Stefan Turneaure e un team di ricercatori hanno scoperto che la struttura cristallina di una forma di grafite altamente orientata si trasforma nella rara forma esagonale del diamante a una pressione di 500, 000 atmosfere, circa quattro volte inferiore a quanto indicato dagli studi precedenti.

Per ottenere i loro risultati, i ricercatori hanno sparato a un impattatore al fluoruro di litio a 11, 000 mph in un disco di grafite di 2 mm di spessore. Hanno quindi utilizzato raggi X pulsati di sincrotrone per scattare istantanee ogni 150 miliardesimi di secondo mentre l'onda d'urto dell'impatto comprimeva il campione di grafite. Il loro lavoro ha mostrato chiaramente il campione di grafite trasformato nella forma esagonale del diamante prima di essere cancellato in polvere.

"La maggior parte delle ricerche passate si basava sull'esame microstrutturale dei campioni dopo che erano stati compressi a shock per dedurre cosa potesse essere successo, "Ha detto Turneaure. "Queste misurazioni tardive non raccontano l'intera storia di ciò che è accaduto al materiale durante la compressione dell'urto".

Andando avanti

Turneaure e Gupta hanno affermato che il prossimo passo nella ricerca sarà quello di indagare in quali condizioni il diamante esagonale puro può essere recuperato dopo la compressione d'urto.

"Il diamante è un materiale di cui è molto facile entusiasmarsi e il nostro lavoro in questo settore è solo all'inizio, "Gupta ha detto. "Andando avanti, intendiamo investigare la persistenza di questa forma di diamante sotto pressione più bassa. Poiché si pensa che sia il 60 percento più duro del comune diamante cubico, il diamante esagonale potrebbe avere molti potenziali usi nell'industria se potesse essere recuperato con successo dopo la compressione d'urto".