Türk bilim dünyası ve teknoloji meraklıları için heyecan verici bir gelişme yaşandı. Bilim insanları, Dünya'da bulunan elmaslardan %50 daha sert olabileceği öngörülen, son derece nadir bulunan bir meteorit elmasını laboratuvar ortamında başarıyla üretti. Bu yeni nesil materyal, lonsdaleit veya altıgen elmas olarak da biliniyor.
Yüksek basınç ve yüksek sıcaklık altında gerçekleştirilen özel bir teknikle üretilen bu ultra sert elmasların, madencilikte kullanılan sondaj uçlarından ileri teknoloji elektronik cihazlara kadar birçok alanda mevcut elmasların yerini alabileceği belirtiliyor. Araştırmanın sonuçları, saygın bir bilim dergisinde yayımlandı.
Elmaslar, doğal olarak oluşan en sert maddeler olarak bilinir. Yapısındaki her bir karbon atomu, diğer dört karbon atomuyla eşit açılarla birbirine bağlanarak kusursuz bir üç boyutlu yapı oluşturur. Bu yapı, elmasa kristalografik olarak 'yüzey merkezli kübik' özelliği kazandırır.
Ancak 1960'larda elmasın farklı bir yapısı olduğu teorisi ortaya atıldı. Bu teoriyi destekleyen küçük ve safsızlık içeren kristaller, yaklaşık 50.000 yıl önce Arizona çölüne düşen Canyon Diablo meteoritinde bulundu. Bu altıgen elmas yapısında, kübik elmastan farklı olarak, birbirine bir miktar daha uzun ve bir miktar daha kısa iki farklı bağ uzunluğu bulunur. Yapısal bir kayma, bu elmasa altıgen bir form kazandırır. Bilim insanları, bu yapısal farkın elmasın sertliğini %58'e kadar artırabileceğini düşünüyor.
Bu altıgen yapılı elmaslardan analiz edilebilecek büyüklükte numuneler elde etmek uzun zamandır büyük bir zorluk teşkil ediyordu. Ayrıca, orijinal meteorit örneklerinde bulunan grafit, kübik elmas ve amorf karbon gibi farklı karbon türlerinin varlığı, altıgen elmasın gerçekte var olup olmadığı konusunda bazı şüpheler doğurmuştu.
Ancak, Canyon Diablo meteoritinden ilham alan araştırmacılar, bir meteor çarpmasının Dünya üzerindeki yoğun koşullarını laboratuvarda yeniden yaratmayı başardı. Bu amaçla, gelişmiş bir elmas baskı hücresi teknolojisi kullanılarak yüksek basınç ve yüksek sıcaklık sentezi yöntemi geliştirildi. Saf grafit ile başlanan bu süreçte, malzeme dikkatlice sıkıştırıldı ve lazerle kontrollü bir şekilde ısıtılarak atomların istenen pozisyonlarda sabitlenmesi sağlandı.
Araştırmacılara göre, yaklaşık 20 gigapaskal (200.000 atmosfer) basınç altında, grafitten elde edilen düz karbon tabakaları kayarak bitişik tabakalarla bağlanıyor ve altıgen elmasın karakteristik yapısını oluşturan, bükülmüş karbon petek yapısını meydana getiriyor. 1400 santigrat derecenin üzerindeki lazer ısıtması bu dönüşümü kolaylaştırıyor. Altıgen elmasın bu deforme olmuş tetraedral yapısı oluştuktan sonra, basınç yavaşça azaltılarak yeni kristalin tekrar grafite dönmesinin önüne geçildi.
Ekip, başarılarını doğrulamak için güçlü görüntüleme teknikleri kullandı. Üretilen kristal disk, kübik elmas parçacıkları da içerse de, elektron mikroskobu görüntüleri net bir şekilde AB karbon katmanlarını gösterdi ve X-ışını kristalografisi altıgen yapıyı ortaya koydu.
Bu alanda uzman bir fizikçi, çalışmayı başarılı bir ilk adım olarak nitelendirdi. Ancak daha saf kristallerin ve daha fazla malzemenin üretilerek bu yeni malzemenin fiziksel, mekanik ve termal özelliklerinin daha derinlemesine incelenmesi gerektiğini belirtti.
Yapılan çalışmaya göre, sertlik testleri genellikle üretilen bu küçük numunelerden daha büyük örnekler gerektiriyor. Ancak ekip, yeni malzemenin en azından standart elmaslar kadar dayanıklı olduğunu doğruladı. Araştırmacılar, daha büyük ve daha saf kristallerle yapılacak ileriki deneylerin bu konuya kesin bir yanıt vereceğini umuyor.
Ekibin nihai hedefi, altıgen elmasın hassas makine sanayii, yüksek performanslı elektronikler, kuantum teknolojileri ve termal yönetim sistemleri gibi endüstriyel alanlarda mevcut elmasların yerini alması. Ancak bu tür uygulamaların hayata geçmesi için önümüzdeki 10 yıl gibi bir süreye ihtiyaç duyulabileceği tahmin ediliyor.
Araştırmacılar, gelecekte daha büyük ve yüksek kaliteli altıgen elmas numuneleri üreterek gerçek dünya uygulamalarına uygun hale getirmeyi amaçladıklarını ve bu çabaların altıgen elmasın özelliklerinin belirli uygulamalar için optimize edilmesine yardımcı olacağını ve endüstriyel olarak benimsenmesinin önünü açacağını ifade etti.
