Asteroidi, katastrofi

Asteroidi-isku synnytti outoja timantteja

Meteoriitista löytyi yllättävä ainesosa. Sen lisäksi, että kyseessä on maailman kovin aine, sitä voidaan muokata ja se johtaa sähköä.

Meteoriitista löytyi yllättävä ainesosa. Sen lisäksi, että kyseessä on maailman kovin aine, sitä voidaan muokata ja se johtaa sähköä.

Shutterstock

Lonsdaleiitti on maailman kovinta aineta. Uusissa tutkimuksissa on selvinnyt, että tämä timantti on rakenteeltaan vielä ainutlaatuisempi kuin aiemmin uskottiin.

Ensinnäkin lonsdaleiittiaine on uskomattoman kovaa. Sen lisäksi sitä voidaan muokata ja se myös johtaa sähköä.

Uskomaton supermateriaali avaakin uusia ovia tulevaisuuden hioma-aineiden, nanolääkkeiden ja lasertekniikan kehitykselle.

Canyon diablo -meteoriitti

Londaleiitti on löydetty tästä Canyon Diablo -meteoriitistä.

© Geoffrey Notkin, Aerolite Meteorites of Tucson/Wikimedia Commons

Lonsdaleiitti

Lonsdaleiitti tunnetaan kuusikulmaisena timanttina, sillä tähän asti on uskottu, että se on hiiltä, jolla on kuusikulmainen kiderakenne.

Uudessa tutkimuksessa kuitenkin selvisi, että lonsdaleiitti on timantin ja grafeenin sekoitus.

Lonsdaleiitti on kovin tunnettu aine.

Lonsdaleiittia havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1967 Arizonasta Yhdysvalloista löydetystä Canyon Diablo -meteoriitista.

Meteoriitin palanen löydettiin jo vuonna 1891 Barringerin kraatterista, joka on 170 metriä syvä ja jonka halkaisija on 1 200 metriä. Sinne iskeytyi runsaat 50 000 vuotta sitten 300 000 tonnin painoinen rautameteoriitti.

Kiderakenne hämäsi

Tavalliset timantit koostuvat hiiliatomeista, jotka ovat järjestäytyneet kuution muotoon. Jokainen hiiliatomi on
liittynyt neljään naapuriatomiin kovalenttisella sidoksella.

Kun lonsdaleiittikiteitä ensimmäisen kerran löydettiin Canyon Diablo -meteoriitistä vuonna 1967, tutkijat luulivat, että aine koostuu kuusikulmion muotoon järjestyneistä hiiliatomeista.

atomirakenne kide tiamentti lonsdaleiitti

Kuva timantin kuutionmuotoisesta atomirakenteesta (vasemmalla) ja keinotekoisesti tuotetun lonsdaleiitin kuusikulmaisesta kiderakenteesta (oikealla).

© PyMOL/Materialscientist/Wikimedia Commons

Sittemmin tutkijat ovat valmistaneet laboratoriossa keinotekoisia lonsdaleiittitimantteja, mutta voi olla, että heidän tuotoksensa eivät olleetkaan londaleiittia.

Kansainvälinen tutkijaryhmä on nyt selvittänyt lonsdaleiitin rakennetta Raman-spektroskopian ja kristallografian menetelmin. Raman-spektroskopia on menetelmä, jossa aineen koostumus selvitetään atomin värähdystiloja tutkimalla. Kristallografia taas on oppi kiteisen aineen rakenteesta, kemiallisesta koostumuksesta fysikaalisista ominaisuuksista.

Tutkijaryhmän tulokset julkaistiin vastikään Proceedings of the National Academy of Sciences -julkaisussa.

Kuusikulmaisen rakenteen sijaan lonsdaleiitilla näyttikin olevan tavanomaisen timantin kuutiomaisia piirteitä.

Niiden lisäksi lonsdaleiitti näyttää koostuvan erittäin ohuesta, taipuisasta ja sähköä johtavasta hiilestä, grafeenista. Kyse on siis timantin ja grafeenin fuusiomuodosta, jota englanniksi kutsutaan nimellä diaphite.

Timantti grafeeni kide atomirakenne

Uudessa superkiteessä on sekä timantiin (vas.) että grafeenin (oik.) ominaisuuksia. Sekä timantti että grafeeni koostuvat hiilestä.

© Itub/Wikimedia Commons

Laboratoriossa tuotettu lonsdeliitti pitää hallussaan maailman kovimman aineen ennätystä. Se on nimittäin 58 prosenttia kovempaa kuin tavalliset timantit. Se, onko lonsdeliitin fuusiomuoto yhtä kovaa, selviää vasta tulevissa kokeissa.

Jos se on yhtä kovaa ja sillä on edeleenkin grafeenin muokattavuus ja sähkönjohtavuus, kyseessä on hyvin poikkeuksellinen materiaali.

Mineraaleja syntyy monella tavalla

Äskettäin toinen tutkijaryhmä laati valtavan luettelon Maan tunnetuista mineraaleista. Tutkimuksesta selvisi, että mineraaleja voi syntyä hyvin monenlaisissa prosesseissa.

Timantteja voi esimerkiksi syntyä syvällä Maan sisässä, missä hiili hapettomissa oloissa altistuu kovalle paineelle ja korkealle lämpötilalle miljoonien vuosien ajan.

Niin ikään timantteja voi muodostua valtavassa paineessa ja kuumuudessa silloin, kun meteoriitti iskeytyy Maahan. Näin syntyivät ensimmäisenä löydetyt lonsdaleiitti-kiteet.

Lonsdaleiitti-kiteen uutta rakennetta voidaan hyödyntää tulevaisuuden teknologiassa. Sen avulla saadaan myös selville, millaiset olosuhteet asteroidi-iskun aikana vallitsivat.

Seuraavaksi pitäisi siis saada aikaan asteroidi-iskua muistuttava hetkellinen korkea lämpötila ja valtava paine. Sen jälkeen lonsdaleiitin tuotanto voisi käynnistyä.