Второе открытие лонсдейлита

Из Института геологии Коми НЦ нам сообщили, что в конкурсе Фонда содействия отечественной науке «Поисковые гранты молодым ученым по стратегическим направлениям развития науки и технологии», проходившем в конце минувшего года, в число победителей вошла группа молодой сотрудницы Института геологии Коми научного центра УрО РАН, доктора геолого-минералогических наук Татьяны Григорьевны Шумиловой.
Такой конкурс был проведен впервые. Он финансировался из фонда О.В. Дерипаски «Вольное дело». Для участия в конкурсе было представлено 280 проектов. Из них в два этапа было выбрано 10 проектов-победителей: четыре — прикладного и шесть фундаментально-поискового характера. Проект группы Т.Г. Шумиловой относится к фундаментальным исследованиям в области развития новых перспективных материалов, он касается изучения загадочного гексагонального алмаза —  лонсдейлита.
Лонсдейлит, он же гексагональный алмаз, уже был многократно синтезирован в условиях сверхвысоких давлений, получен из газовой фазы и найден в природных импактных объектах и метеоритах, но всегда непременно в теснейшем срастании с кубическим алмазом.
В последние годы интерес к лонсдейлиту существенно усилился в связи с тем, что китайскими и американскими учеными было теоретически рассчитано, что он в одном из направлений на 58 процентов тверже кубического алмаза.
Несмотря на детальные многочисленные исследования и уже достаточно давнюю, протяженностью почти в пятьдесят лет, историю открытия этой углеродной фазы, ученых не перестает мучить вопрос: а может ли лонсдейлит существовать как самостоятельная фаза? Ведь никто в мире до сих пор не смог ни синтезировать, ни найти в природе независимые кристаллы или хотя бы частицы загадочного сверхтвердого вещества. Физические свойства данной фазы до сих пор анализируются только теоретически. В связи с этим многие думают, что гексагональный алмаз не только является нестабильной фазой, но и не имеет собственных фазовых границ.
Тем не менее открытие свершилось, и кристаллы лонсдейлита были найдены в совершенно неожиданном природном объекте, не связанном с импактными процессами. Благодаря многолетним исследованиям сотрудников лаборатории минералогии алмаза Института геологии Коми НЦ УрО РАН при участии немецких коллег из Центра электронной микроскопии Ахенского университета (Германия) среди углеродной минерализации Кумдыкольского месторождения алмазов в метаморфических метасоматически переработанных породах Северного Казахстана были выделены и диагностированы монокристаллические частицы лонсдейлита.
По словам руководителя лаборатории минералогии алмаза доктора геолого-минералогических наук Т.Г. Шумиловой, к этому событию теоретически они были давно готовы и упорно к нему двигались, но, как всегда, не хватало современного оборудования, позволяющего с высоким разрешением исследовать загадочную углеродную минерализацию нетрадиционного месторождения алмазов.
Возможность нахождения лонсдейлита в данном объекте и косвенные признаки его присутствия Татьяной Григорьевной были показаны  еще в 1990-х годах. Коллеги удивлялись необычным структурным особенностям скелетных алмазов из метаморфических пород и говорили, что это  вовсе не алмазы. В действительности же оказалось, что кроме алмазов с кубической сингонией в Кумдыкольском месторождении встречаются и гексагональные алмазы, а также тесные когерентные структуры обеих фаз.
Сегодня сотрудники лаборатории минералогии алмаза не только с уверенностью могут свидетельствовать о существовании монокристаллического гексагонального алмаза, но и предлагают разработанную ими методику диагностики лонсдейлита с помощью рамановской спектроскопии, основанную на особенностях динамики данной фазы при энергетическом воздействии, и позволяющую надежно отличать его от нанокристаллических кубических алмазов. Результат фундаментального исследования найдет свое место и в теории фазового состояния углерода, и в геологии, и в материаловедении, он даст новый толчок к изучению сверхтвердых материалов. Спустя 45 лет с момента открытия лонсдейлит получил свое второе рождение.

Наш корр.
На снимке:  Т.Г. Шумилова в Центре электронной микроскопии Ахенского университета (Германия)