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[데일리포스트=김정은 기자] 가장 인기 있는 보석의 하나인 다이아몬드(Diamond)는 순수한 탄소로 이루어진 지구상에서 가장 단단한 물체로 알려져 있다. 

일반적으로 보석에 사용되는 다이아몬드보다 단단한 육방정 다이아몬드(Lonsdaleite, 론스달라이트)는 산업용으로 많이 쓰인다. 최근 미국 워싱턴 주립대 연구팀이 실험실에서 육방정 다이아몬드 형성에 성공했다고 밝혔다.

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육방정 다이아몬드는 흑연(Graphite)이 운석 충돌 등으로 강한 충격과 열이 가해지면 탄생한다. 흑연은 탄소의 동소체 중 하나로 육방정계 결정구조를 갖는 광물이다. 화학성분은 순수한 탄소(C)로 이루어져 있으며 다이아몬드와는 결정구조만 다른 동질이상이다.

일반적 다이아몬드가 입방정 구조인 반면, 육방정 다이아몬드는 탄소 원자가 육각형 패턴으로 배치되어 이론적으로는 입방정 다이아몬드보다 단단하다고 알려졌다. 

그러나 육방정 다이아몬드는 자연 상태에서는 운석이 지구에 충돌하는 경우에 형성되어, 파편에 운석에 포함된 물질(불순물) 등도 함께 존재하기 때문에 순수한 경도 측정이 어렵다. 실험실에서 육방정 다이아몬드를 형성하기 위한 연구가 여러 차례 이루어졌지만, 형성에 성공한 육방정 다이아몬드가 너무 작거나 존재할 수 있는 시간이 너무 짧아 경도 측정이 이루어지지 않았다. 

연구팀은 직경 약 18mm 원반 모양의 흑연을 시속 약 2만 4100km로 벽과 충돌시킴으로써, 운석 충돌로 인한 높은 에너지를 재현했다. 그 결과, 경도 측정에 충분한 크기의 육방정 다이아몬드 형성에 처음으로 성공했다.

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연구팀은 육방정 다이아몬드 속 음파 이동 속도를 레이저로 측정해 강성(stiffness)을 측정했다. 실험 결과 육방정 다이아몬드는 실제로 입방정 다이아몬드보다 높은 강성을 가지는 것으로 확인됐다. 강성을 바탕으로 추정한 경도 역시 "육방정 다이아몬드가 입방정 다이아몬드보다 단단할 가능성이 있다"고 연구팀은 결론 내렸다.

연구팀은 "다이아몬드는 매우 단단한 결정일 뿐만 아니라 아름다운 광학 특성과 높은 열전도율을 갖고 있다. 이번 연구로 형성된 육방정 다이아몬드는 일반 다이아몬드보다 훨씬 높은 강성과 강도를 가지고 있다"고 주장했다. 

또 연구팀 일원인 트래비스 볼츠는 "다이아몬드는 가공 능력이 우수해 드릴비트 등 공업용으로도 많이 이용되고 있다. 육방정 다이아몬드가 입방정 다이아몬드보다 단단하기 때문에 다양한 분야에서 대체가 가능할 것으로 예상하고 있다"며 향후 육방정 다이아몬드의 안정적인 생산에 대한 기대감을 드러냈다. 

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