Az ELKH Csillagászati és Földtudományi Kutatóközpont (CSFK) és az ELKH Energiatudományi Kutatóközpont (EK) kutatása során egy 1891-ben, az arizoniai sivatagban talált, Canyon Diablo vasmeteoritból származó lonsdaleit ásványt tanulmányozták. A kutatást egy nemzetközi kutatócsoport a legkorszerűbb elektronmikroszkópos, krisztallográfiai és spektroszkópiai végezte.
A vizsgálat során megállapították:
a Földnek ütköző aszteroidák okozta lökéshullámok különleges gyémántszerű anyagokat hoznak létre, melyek szabályozott előállításával ultrakemény és képlékeny anyagok is tervezhetők.
Aszteroidabecsapódás során nagy energiájú és sebességű lökéshullám keletkezik, amely rövid ideig tartó magas hőmérsékletet és extrém nyomást képes generálni. A különleges geológiai folyamat kedvez a nem egyensúlyi körülmények kialakulásának, és a kivételes tulajdonságú anyagok képződésének.
Németh Péter, a CSFK Földtani és Geokémiai Intézetének tudományos főmunkatársa, Fogarassy Zsolt, Illés Levente és Pécz Béla, az EK Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Intézetének kutatói külföldi kollégáikkal vettek részt a kutatásban. A vizsgálat alapján kiderült, hogy a körülbelül ötvenezer évvel ezelőtti aszteroidaütközés során létrejött, egyedülálló tulajdonságokkal rendelkező lonsdaleit ásvány valójában gyémánt–grafit nanoszerkezetek változatos összenövéseiből álló úgynevezett diafit, amely tulajdonképpen a két anyag közös szerkezete egyetlen kristályrácsban. Az ásványban az atomrétegek ismétlődő mintázataiban előforduló számos rétegződési hiba is megfigyelhető.
A grafén- és a gyémántszerkezetek közötti összenövések különböző típusainak azonosítása hozzájárulhat az aszteroidabecsapódások során fellépő nyomás- és hőmérsékletviszonyok jobb megértéséhez. A gyémánt és a grafén határfelületén található szénatomok egyedi környezete miatt a grafénrétegek közötti távolság jelentősen eltér a megszokottól. A kutatás alapján a diafit szerkezete felelős egy eddig megmagyarázhatatlan Raman-spektroszkópiai sáv megjelenéséért. A felismerésnek köszönhetően a gyémántban lévő diafitszerkezetek mostantól egyszerű spektroszkópiai technikával is azonosíthatók.
A mintában lévő összetett szerkezetek más széntartalmú anyagokban előfordulhatnak. Nemcsak egy aszteroidabecsapódás során létrejövő dinamikus lökéshullám, hanem magas nyomáson és hőmérsékleten történő statikus összenyomás, valamint kémiai gőzfázisú leválasztás is létrehozhat diafitszerkezeteket. A diafitok szabályozott rétegnövesztésével ultrakemény, ugyanakkor képlékeny, a vezetőtől a szigetelőig hangolható elektronikai tulajdonságokkal rendelkező anyagok is tervezhetők.
A felfedezés megnyitja az utat a mechanikai és elektronikus tulajdonságokkal rendelkező, új típusú gyémántszerű anyagok tervezése előtt,
így a csiszolóanyagoktól az elektronikán és a nanomedicinán át a lézertechnológiáig számos ipari területen jöhetnek létre új alkalmazások.
A kutatók elismeréssel gondolnak a néhai társszerző Paul McMillan professzorra, aki fontos szerepet játszott a csoport létrehozásában, a gyémántkutatás terén elért sikerekhez. A projekt többek között az NKFI Alap, valamint az MTA Bolyai János Kutatási Ösztöndíj támogatásával valósult meg.
Az eredményekről a Proceedings of the National Academy of Sciences című nemzetközi szakfolyóiratban egy tanulmány is megjelent.