A arma de gás DCS de dois estágios usada para experimentos está ligada ao feixe de raios-X APS. Crédito:Washington State University
Um novo estudo realizado por pesquisadores da Washington State University responde a perguntas de longa data sobre a formação de um tipo raro de diamante durante a queda de grandes meteoritos.
O diamante hexagonal ou lonsdaleita é mais difícil do que o tipo de diamante normalmente usado em um anel de noivado e é considerado naturalmente feito quando grande, meteoritos com grafite colidem com a Terra.
Os cientistas estão intrigados com a pressão exata e outras condições necessárias para fazer o diamante hexagonal desde sua descoberta em um fragmento de meteorito do Arizona, meio século atrás.
Agora, uma equipe de pesquisadores da WSU pela primeira vez observou e registrou a criação de diamante hexagonal em grafite pirolítica altamente orientada sob compressão de choque, revelando detalhes cruciais sobre como ele é formado. A descoberta pode ajudar os cientistas planetários a usar a presença de diamante hexagonal nas crateras de meteoritos para estimar a gravidade dos impactos.
A pesquisa foi possível devido a um desenvolvimento experimental sem precedentes - o Setor de Compressão Dinâmica liderado pela WSU na Fonte Avançada de Fótons do Laboratório Nacional de Argonne. O DCS é uma instalação experimental inédita que conecta diferentes recursos de compressão de ondas de choque aos raios X síncrotron. Usando seus recursos exclusivos, a equipe da WSU conseguiu tirar fotos instantâneas de raio-x da transformação do grafite em diamante hexagonal em tempo real.
Os resultados do trabalho dos pesquisadores são publicados na revista. Avanços da Ciência .
"A transformação em diamante hexagonal ocorre com uma tensão significativamente menor do que se acreditava anteriormente, "disse a professora de regentes da WSU, Yogendra Gupta, diretor do Institute for Shock Physics e co-autor do estudo. "Este resultado tem implicações importantes sobre as estimativas das condições termodinâmicas nos locais terrestres de impactos de meteoros."
Primeiro autor, Stefan Turneaure, prepara a câmara-alvo para um tiro. Crédito:Washington State University
Fazendo diamantes
O físico de choque da WSU Stefan Turneaure e uma equipe de pesquisadores descobriram que a estrutura cristalina de uma forma altamente orientada de grafite se transforma na forma hexagonal incomum de diamante a uma pressão de 500, 000 atmosferas, cerca de quatro vezes menor do que os estudos anteriores haviam indicado.
Para obter seus resultados, os pesquisadores injetaram um impactor de fluoreto de lítio aos 11, 000 mph em um disco de grafite de 2 mm de espessura. Eles então usaram raios-x síncrotron pulsados para tirar fotos a cada 150 bilionésimos de segundo, enquanto a onda de choque do impacto comprimia a amostra de grafite. Seu trabalho mostrou claramente a amostra de grafite transformada na forma hexagonal de diamante antes de ser obliterada em pó.
"A maioria das pesquisas anteriores baseou-se no exame microestrutural de amostras após serem comprimidas por choque para inferir o que poderia ter acontecido, "Turneaure disse." Essas medições tardias não contam toda a história do que aconteceu com o material durante a compressão de choque. "
Seguindo em frente
Turneaure e Gupta disseram que o próximo passo da pesquisa será investigar em que condições o diamante hexagonal puro pode ser recuperado após compressão por choque.
"O diamante é um material com o qual é muito fácil ficar entusiasmado e nosso trabalho nesta área está apenas começando, "Gupta disse." Seguindo em frente, pretendemos investigar a persistência desta forma de diamante sob pressão mais baixa. Por ser 60 por cento mais difícil do que o diamante cúbico comum, o diamante hexagonal pode ter muitos usos potenciais na indústria se puder ser recuperado com sucesso após a compressão por choque. "
