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Le temperature e le pressioni estreme prodotte quando una roccia spaziale si schianta sulla Terra possono creare materiali distintivi, come il quarzo scioccato utilizzato per identificare i resti di tali eventi. Il Canyon Diablo in Arizona contiene diamanti con strutture insolite, ma gli scienziati hanno interpretato erroneamente ciò che li rende speciali.

Processi molto diversi possono portare agli stessi minerali. Sebbene i diamanti possano essere prodotti da varie forze terrestri, possono anche essere prodotti dall’onda d’urto quando un asteroide colpisce la Terra con solo una piccola parte della sua energia dissipata nell’atmosfera.

Tuttavia, quando gli scienziati hanno utilizzato tecniche di imaging avanzate per osservare i diamanti del meteorite Canyon Diablo, hanno scoperto che non si trattava di pietre preziose ordinarie. Il meteorite Canyon Diablo cadde circa 50.000 anni fa, creando il Meteor Crater, uno dei crateri da impatto più intatti al mondo.

In uno studio del 2022, i ricercatori hanno riferito che queste pietre condividono la proverbiale durezza dei diamanti, ma sono anche insolitamente malleabili. Inoltre, hanno proprietà elettroniche che possono essere regolate, rendendoli potenzialmente utili per l’elettronica.

I diamanti utilizzati in gioielleria sono costituiti da atomi di carbonio di forma cubica con ciascun atomo unito ad altri quattro, occasionalmente interrotti da impurità di altri elementi che possono aggiungere un accenno di colore.

La lonsdaleite è una rara forma di carbonio trovata per la prima volta nel 1967 nel meteorite Canyon Diablo e precedentemente ritenuta costituita da atomi in un reticolo esagonale. Questo è stato aggiunto all'elenco degli allotropi del carbonio (modi in cui questo elemento straordinariamente versatile può organizzarsi) insieme alla grafite, al grafene del carbonio amorfo e alla grafene.

Tuttavia, esaminando la lonsdaleite utilizzando la spettroscopia Raman e la cristallografia, il dottor Péter Németh dell'Istituto per la ricerca geologica e geochimica e i coautori dello studio hanno scoperto che sta succedendo qualcosa di molto più interessante. Si è scoperto che la lonsdaleite in realtà coinvolge i tradizionali diamanti cubici e domini simili al grafene che sono cresciuti insieme in quelle che sono conosciute come diafiti. Il cristallo contiene anche numerosi errori in cui gli atomi sono mal posizionati.

Negli ultimi anni, due team hanno descritto in modo indipendente metodi per produrre la lonsdaleite in laboratorio. A quanto pare, far conoscere la pietra più dura all'umanità è l'idea di alcune persone di un'attività pandemica; tuttavia, sembra che abbiano prodotto la lonsdaleite esagonale che avevano immaginato, non quella trovata nel Canyon Diablo e in altri meteoriti.

"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 degli asteroidi", ha affermato Németh in una nota.

Dove il diamante e il grafene si incontrano, accadono cose inaspettate alla spaziatura degli strati, il che spiega le precedenti osservazioni spettroscopiche della lonsdaleite.

Le quantità disponibili di lonsdaleite erano troppo piccole per testare alcune delle sue proprietà. Tuttavia, i modelli suggeriscono che la formazione esagonale dovrebbe essere più dura del 58% rispetto ai normali diamanti. Resta da vedere quanto possano essere dure le diafiti.

Gli autori hanno affermato che le lezioni apprese sulla lonsdaleite potrebbero essere applicate ad altri materiali ricchi di carbonio che contengono quantità significative di altri elementi posti sotto estrema pressione.

Il coautore, il professor Christoph Salzmann dell'University College di Londra, ha spiegato che questi cristalli hanno una serie di potenziali applicazioni: "Attraverso la crescita controllata degli strati delle strutture, dovrebbe essere possibile progettare materiali che siano sia ultraduri che duttili, così come hanno proprietà elettroniche regolabili da conduttore a isolante", ha affermato. Salzman ritiene che questi potrebbero avere "applicazioni che vanno dagli abrasivi e dall'elettronica alla nanomedicina e alla tecnologia laser".

Il nome lonsdaleite onora la pionieristica cristallografa e attivista Dame Kathleen Lonsdale, che dimostrò la piattezza dell'anello benzenico esagonale.

Una versione precedente di questo articolo è stata pubblicata nel luglio 2022.