“접힌 다이아몬드”는 그럴듯하게 들리지 않습니다. 그러나 그것이 바로 우리가 맨틀에서 나왔을 가능성이 있는 우릴라이트로 알려진 희귀 운석 그룹 내부에서 발견한 것입니다. 왜 소행성 또는 45억 6천만 년 전에 거대한 충돌로 파괴된 매우 큰 소행성.
이 우주 암석 내에서 우리는 뚜렷한 접힘 패턴을 가진 층상 다이아몬드를 발견했습니다. 우리의 발견은 오늘 저널에 게재되었습니다. 국립과학원 회보.
이제 물론 모두가 다이아몬드를 알고 있습니다. 가장 단단한 자연 발생 물질그래서 분명한 질문은 – 지구에서(또는 우주에서!) 접힌 다이아몬드가 어떻게 형성될 수 있었습니까?
이것은 과학자들이 몇 달 동안 토끼굴 속으로 뛰어들게 만드는 흥미로운 관찰 유형이었습니다.
새로운 분석 기술
우주에서 가장 풍부한 원소 중 하나인 탄소는 모든 종류의 구조를 형성할 수 있습니다. 가장 흔한 것은 흑연과 물론 다이아몬드입니다. 그러나 론스달라이트(lonsdaleite)로 알려진 특이한 육각형 모양의 다이아몬드도 있습니다. 이 다이아몬드는 표준 입방체 다이아몬드보다 더 단단하다고 생각됩니다.
우리 팀에는 고급 분석 기술 개발을 주도하는 사람들이 포함되어 있습니다. CSIRO에서 Nick Wilson, Colin MacRae 및 Aaron Torpy는 운석에서 다이아몬드, 흑연 및 론스달라이트의 분포를 매핑하기 위한 전자 현미경의 새로운 접근 방식을 개발했습니다.
지도에서 접힌 다이아몬드가 실제로 론달라이트일 수 있다고 제안했을 때 RMIT의 Dougall McCulloch, Alan Salk 및 Matthew Field는 고해상도 투과 전자 현미경(팀).
결과는 흥미로웠습니다. 우리는 지금까지 발견된 것 중 가장 큰 론스달라이트 결정(미시적 결정) 중 일부가 약 1마이크로미터 너비임을 발견했습니다. 따라서 이러한 흥미로운 모양은 다결정 론스달라이트로 만들어졌으며, 이는 많은 작은 결정으로 구성되어 있음을 의미합니다.
재해 재건
그리고 더 많은 것이 있었습니다. 우리는 lonsdaleite가 부분적으로 다이아몬드와 흑연으로 전환되었음을 발견했으며, 이는 운석에서 발생한 일련의 사건에 대한 단서를 제공합니다. Helen Brand의 호주 싱크로트론에 대한 후속 작업에서 이 발견이 확인되었습니다.
18개의 다른 우릴라이트 운석에서 다이아몬드, 흑연 및 론데살라이트를 비교함으로써 우리가 발견한 접힌 구조를 생성할 가능성이 있는 그림을 얻기 시작했습니다. 첫 번째 단계에서 흑연 결정은 고온으로 인해 소행성의 맨틀 내부 깊숙이 접혀 주변의 다른 광물이 성장하여 흑연 결정을 옆으로 밀어냅니다. (아래 회로도에서 이를 확인할 수 있습니다.)
두 번째 단계는 원래의 소행성인 우리라이트(Urilite)를 파국적으로 파괴한 엄청난 충격의 여파로 발생했습니다. 운석의 증거 난기류 현상이 진행되면서 액체와 기체의 풍부한 혼합물이 생성되었다고 제안되었습니다.
이 혼합물은 접힌 흑연 결정을 대체하여 론스달라이트를 형성하여 흑연의 복잡한 질감을 완전히 보존했습니다. 물론 현실적으로 불가능하다. 주름 lonsdaleite 또는 다이아몬드 – 기존 모양을 대체하여 형성됩니다.
우리는 이것이 재해 직후 압력과 온도가 떨어졌기 때문에 뜨거운 액체 혼합물에 의해 주도되었다고 생각합니다. 그런 다음, 얼마 지나지 않아 액체도 감압 및 냉각되어 기체 혼합물을 형성함에 따라 다이아몬드와 흑연이 론스달라이트를 부분적으로 대체했습니다.
자연의 단서 제조
이 공정은 다이아몬드를 제조하는 데 사용되는 공정과 매우 유사합니다. 화학 기상 증착. 이 제조된 다이아몬드는 오늘날 산업에서 널리 사용되며, 특히 다이아몬드는 매우 단단하기 때문에 절단 및 연삭에 사용됩니다. 차이점은 Lonsdalite가 다이아몬드 재배에 일반적으로 사용되는 것보다 적당히 높은 압력에서 형성된 흑연을 대체했다고 믿는 것입니다. 초임계 유체 가스 대신.
그래서 자연은 우리에게 고도로 모양의 나노기계 부품을 만드는 방법에 대한 단서를 준 것 같습니다! 운석에 보존된 과정을 복제하는 방법을 찾을 수 있다면 미리 형성된 흑연을 론스달라이트로 교체하여 이러한 기계 부품을 만들 수 있습니다.
이 이상하게 접힌 다이아몬드를 연구하는 능력은 수석 저자인 Andrew Tomkins가 그의 코를 따라갈 시간이 있었기 때문에 가능했습니다. 우리는 이러한 종류의 연구를 “호기심 주도 과학”이라고 부릅니다. 하지만 호기심 중심의 과학은 중요한 돌파구를 만들어냅니다.일반적으로 주요 자금 조달 기관에서 자금을 지원하지 않습니다. 그들은 이전 연구에서 이미 견고한 기반을 가지고 있는 주요 프로젝트에 대해 잘 연구된 세부 정보를 보는 것을 좋아합니다.
우리는 호주에서 혁신을 촉진하는 좋은 방법 중 하나는 인정받는 과학적 혁신가에게 매년 소액의 보조금을 제공하여 적합하다고 생각하는 연구에 지출하는 것이라고 믿습니다. 질문이 없고 정당화하거나 후속 조치를 취할 필요가 없습니다.
우리와 같은 호기심 기반 연구의 경우 과학자들은 완전한 자유를 누릴 수 있는 약간의 시간(및 돈)이 필요합니다. 이것은 생산 독창성 혁신을 주도합니다. 당신은 우리가 그곳에서 무엇을 발견할지 모릅니다.
앤드류 톰킨스지질학자 모나시 대학교; 앨런 솔크박사 연구원, RMIT 대학그리고 두갈 맥컬록씨, RMIT 대학
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