Çinli bilim insanların dev keşif: Altıgen elmas üretildi
Çinli bilim insanları, fizik alanında dikkat çekici bir başarıya imza atarak uzun süredir teorik olarak bilinen ancak saf örnekleri elde edilemeyen altıgen elmas üretmeyi başardı.
Araştırmacılar, meteorlerde bulunduğu düşünülen ve “lonsdaleite” olarak da bilinen bu nadir mineralin küçük ama saf örneklerini üreterek materyalin özelliklerini test etti. Yapılan ölçümlerde altıgen elmasın, doğal elmasa göre daha sert ve daha dayanıklı olduğu belirlendi.
Doğal elmas, yani kübik elmas, karbon atomlarının kübik bir yapıda düzenlenmesiyle oluşuyor ve uzun yıllardır Dünya’daki en sert doğal madde olarak kabul ediliyor. Minerallerin çizilmeye karşı direncini ölçen Mohs sertlik ölçeğinde de elmas en üst sınırı temsil ediyor. Buna karşın altıgen elmasın yapısında karbon atomları, bal peteğine benzeyen altıgen bir kafes içinde diziliyor.
Altıgen elmas fikri ilk olarak 1962 yılında Pittsburg Coal Research Center’daki araştırmacılar tarafından ortaya atıldı. Bilim insanları, karbon atomlarının bağ kurma biçimi sayesinde elmasın katmanlarının kübik yerine altıgen bir kafes oluşturabileceğini öne sürdü. 1967 yılında laboratuvarda yapılan çalışmalar sırasında altıgen elmasın varlığına dair ilk bulgular elde edildi ve bu mineralin kübik elmastan daha sert olabileceği düşünülmeye başlandı.
Araştırmacılar daha sonra bu nadir yapıyı, parçalanmış cüce gezegenlerin mantosundan oluşan ve elmas bakımından zengin olan “ureilite” adlı özel bir meteorit türünde aramaya başladı. 1967’de yayımlanan bir çalışmada Arizona’daki büyük bir krateri oluşturan asteroitin parçaları olan Canyon Diablo meteoritlerinde yaklaşık yüzde 30 altıgen ve yüzde 70 kübik elmas fazları bulunduğu rapor edildi. Ayrıca Hindistan’ın Assam bölgesinde bulunan Goalpara meteoritlerinde de az miktarda altıgen elmasa rastlandığı belirtildi.
Ancak bazı bilim insanları Canyon Diablo meteoritlerindeki lonsdaleite varlığının kesin olmadığını savundu. Bu araştırmacılar, elde edilen kanıtların aslında düzensiz şekilde istiflenmiş kusurlu kübik elmasla açıklanabileceğini öne sürdü. Buna rağmen son yıllarda yapılan birçok çalışma, meteoritlerde ve laboratuvar örneklerinde lonsdaleite varlığını tespit etti. 2025 yılında yapılan bir araştırmada da laboratuvarda küçük miktarlarda altıgen elmas üretildiği bildirildi.
Bu alandaki en büyük sorun ise saf örneklerin bulunmamasıydı. Altıgen elmas çoğu zaman kübik elmas, grafit ve diğer minerallerle karışık halde bulunduğu için özelliklerini test etmek oldukça zor hale geliyordu. 4 Mart’ta Nature dergisinde yayımlanan yeni çalışma ise bu sorunu aşarak yaklaşık 1.5 milimetre çapında birkaç saf altıgen elmas örneği üretmeyi başardı. Bu sayede araştırmacılar materyalin fiziksel özelliklerini doğrudan ölçebildi.
Araştırma sonuçlarına göre altıgen elmas, kübik elmastan daha sert ve daha rijit bir yapıya sahip. Ayrıca oksidasyona karşı çok daha yüksek direnç gösteriyor. Bu özellik, malzemenin yüksek sıcaklıklarda oksijenle reaksiyona girerek yüzeyinin bozulmasını zorlaştırdığı anlamına geliyor. Bu dayanıklılık özellikle delme gibi uygulamalar için önemli görülüyor.
Çalışma ayrıca altıgen elmasın gerçekten var olan bir materyal olduğuna dair güçlü kanıtlar da sunuyor. Araştırmada yapısal ve spektroskopik analizlerin yanı sıra büyük ölçekli moleküler dinamik simülasyonlarının da bu kimliği açık şekilde doğruladığı ifade edildi.
Araştırmacılar örnekleri üretmek için karbon atomlarının düzenli şekilde dizildiği grafiti 10 saat boyunca yaklaşık 20 gigapaskal basınca maruz bıraktı. Bu değer, deniz seviyesindeki atmosfer basıncının yaklaşık 200 bin katına denk geliyor. Ayrıca materyal 1300 ile 1900 santigrat derece arasındaki sıcaklıklara ısıtıldı. Daha yüksek sıcaklık ve basınç koşullarında ise lonsdaleite yapısının yeniden kübik elmasa dönüşmeye başladığı gözlendi.
Bilim insanlarına göre altıgen elmas, bugün kübik elmasa dayanan birçok teknolojik uygulamayı geliştirme potansiyeline sahip. Delme ve kesme aletleri, parlatma için kullanılan aşındırıcı kaplamalar ve elektronik cihazlarda ısıyı dağıtan sistemler bu alanlar arasında yer alıyor. Ayrıca meteoritlerde bulunması, bu göktaşlarının nasıl oluştuğu ve nereden geldiği hakkında daha fazla ipucu sağlayarak Güneş Sistemi’nin geçmişine dair yeni bilgiler sunabilir.
Araştırmanın eş liderlerinden Zhengzhou Üniversitesi fizikçisi Chong-Xin Shan da altıgen elmasın kesici aletlerden ısıl yönetim malzemelerine ve kuantum algılama teknolojilerine kadar birçok alanda potansiyel uygulamalara sahip olduğunu belirtti. Araştırmacılar ayrıca bu çalışmanın altıgen elmasın daha büyük miktarlarda üretilebilmesi için pratik bir yöntem sunduğunu ve böylece gelecekte hem bilimsel araştırmaların hem de endüstriyel kullanımın önünü açabileceğini ifade ediyor.