Quando il carbonio è sottoposto a calore e pressione estremi all’interno della Terra, può cristallizzarsi per formare diamanti, il minerale naturale più duro (anche se non necessariamente il più resistente) del pianeta. Tuttavia, si scopre che esistono più modi per creare un diamante. Nel 1891, esaminando un meteorite nel Canyon Diablo, in Arizona, gli scienziati riportarono di aver trovato “particelle dure” al suo interno. Successivamente, nel 1939, queste particelle dure furono confermate essere una miscela di diamanti, grafite e una nuova sostanza mai vista prima, ora chiamata lonsdaleite in onore della cristallografa Professoressa Dame Kathleen Lonsdale. Inizialmente, gli scienziati si aspettavano che il materiale insolito fosse un diamante con una struttura esagonale, piuttosto che i classici diamanti cubici a cui siamo abituati. Studiando campioni del meteorite nel 2022, tuttavia, un team ha scoperto che erano invece composti da diamanti nanostrutturati con crescite simili al grafene tra di essi. Il campione era tecnicamente un diaphite, dove due minerali crescono contemporaneamente, risultando in una struttura cristallina meno ordinata piena di “errori” di impilamento.
Gli asteroidi e le comete non sono oggetti ad alta pressione o caldi. Quindi, come fanno i diamanti e la lonsdaleite a finire al loro interno? Quando i meteoriti impattano la Terra, possono farlo con una tale forza da creare i materiali al momento dell’impatto. “Le prove suggeriscono che questi ‘diamanti’ si sono formati per compressione da shock della grafite iniziale,” ha scritto il team nel loro articolo. “È stato notato dalla spettroscopia Raman che alcune aree all’interno di alcuni grani mostravano il caratteristico picco acuto del diamante cubico cristallino, indicando che questi avevano raggiunto una temperatura sufficientemente alta durante l’evento di shock per completare la trasformazione termodinamica.”
Il diamante e la lonsdaleite possono anche formarsi nello spazio, rendendoli veri e propri diamanti spaziali. Questo accade quando oggetti nello spazio collidono. Un altro team nel 2022 ha attribuito la formazione a una collisione antica tra un grande asteroide e un pianeta nano. “Ci sono forti prove che esiste un nuovo processo di formazione per la lonsdaleite e il diamante regolare, che è simile a un processo di deposizione chimica da vapore supercritico che ha avuto luogo in queste rocce spaziali, probabilmente nel pianeta nano poco dopo una collisione catastrofica,” ha spiegato il Professor Dougal McCulloch, Direttore del RMIT Microscopy and Microanalysis Facility, in una dichiarazione dell’epoca. “La deposizione chimica da vapore è uno dei modi in cui le persone creano diamanti in laboratorio, essenzialmente facendoli crescere in una camera specializzata.”
Quel team suggerisce che la lonsdaleite si sia formata da un fluido supercritico all’interno del meteorite, che ha preservato la struttura della grafite preesistente. Successivamente, mentre il materiale si raffreddava, parte della lonsdaleite è stata sostituita dal diamante. La lonsdaleite, oltre a essere una cosa interessante da trovare in un meteorite, si pensa possa resistere al 58 percento in più di stress rispetto ai diamanti. Inoltre, potrebbe avere altre proprietà che la renderebbero molto utile se riuscissimo a crearla in quantità sufficienti in laboratorio. “Oltre alle notevoli proprietà meccaniche che combinano aspetti della forza compressiva estrema e della resistenza alla trazione del diamante e delle intersezioni grafiche e nanocompositi, ci aspettiamo che questi materiali mostrino proprietà elettroniche desiderabili,” ha spiegato il primo team nel loro articolo. “L’esistenza di strutture diaphite con un’interfaccia conduttiva tra gli strati di grafene e diamante fornisce un altro meccanismo per introdurre potenziali percorsi superconduttori nel materiale altrimenti isolante.”
Il nuovo tipo di diamante, formato in natura dall’impatto piuttosto che dal calore e dalla pressione estremi all’interno della Terra, potrebbe avere applicazioni nell’elettronica così come nei conduttori.