Ученые обнаружили в природе вещество тверже алмаза

Попробуйте спросить у любого человека, какой минерал самый твёрдый на планете. Почти наверняка вам назовут алмаз. И это правда: среди природных материалов он до сих пор держит первенство.

Но в 2026 году учёные всё‑таки получили чистый гексагональный алмаз — лонсдейлит. Он оказался чуть твёрже обычного алмаза. А до этого успели получить ещё три рекордсмена, и один из них — полимеризованный фуллерит — показал твёрдость сразу в три раза выше.

Разбираемся, как алмаз умудрился проиграть сам себе и почему у титула «самый твёрдый» больше нет одной единственной короны.

Что сегодня твёрже обычного алмаза

Нанодвойникованный алмаз делают из углеродных наночастиц при давлении до 20 ГПа и температуре около 2000 °C.

Внутри образуются зеркальные слои толщиной в несколько нанометров. Они мешают кристаллу деформироваться. В 2014 году получили значение около 200 ГПа, позже — до 276 ГПа, но рекордный образец был размером всего около миллиметра.

Пока его почти не применяют вне лабораторий: рекордные образцы слишком малы и дороги для серийных резцов или буровых коронок. В перспективе из него можно делать особо стойкие режущие кромки, наконечники буров, детали алмазных наковален и инструменты для обработки керамики и других сверхтвёрдых материалов.

HSD‑алмаз представили в 2025 году. Его выращивают из плазмы методом CVD, порциями добавляя азот и создавая сеть дефектов — своеобразную атомную арматуру.

Твёрдость достигла 208,3 ГПа, зато пластину удалось увеличить до 12,7 сантиметра и нанести такой слой на настоящую фрезу. Из всех рекордсменов этот ближе всего к промышленному применению.

Полимеризованный фуллерит — пока самый твёрдый известный материал. И это единственный не алмаз в списке: остальные всё ещё остаются разными вариациями алмаза.

Фуллерит — это кристалл, собранный не из отдельных атомов углерода, как алмаз, а из молекул C₆₀. Каждая такая молекула состоит из 60 атомов и напоминает полый футбольный мяч.

Полимеризованный фуллерит показал 310 ГПа, из него делали наконечники для исследования алмаза. Нюанс: замер сделали только методом царапания.

Новый практичный кандидат

В марте 2026 года в Nature вышла работа китайской группы: исследователи получили фазово чистый гексагональный алмаз — синтетический аналог природного минерала лонсдейлита.

Художественная визуализация испытания гексагонального алмаза. Лонсдейлит состоит из того же углерода, что и обычный алмаз, но отличается укладкой атомов и в одном направлении немного превосходит его по твёрдости.

Лонсдейлит впервые нашли в 1967 году в метеорите Каньон‑Дьябло: считается, что удар перестроил часть графита в гексагональный алмаз. Теперь его получают при огромном давлении и нагреве. Образцы 2026 года показали около 114 ГПа — чуть больше выбранного эталона обычного алмаза (110).

Пока это кандидат для жаростойких резцов и покрытий. И в отличие от трёх минералов из списка выше, этот гораздо более практичен в использовании. Хотя и уступает им в твёрдости.

При вдавливании вдоль оси образец показал 114 ± 6 гигапаскалей. Поперёк — 106 ± 6. Авторы формулируют осторожно: немного превосходит обычный алмаз.

Чёрный графит и прозрачный алмаз состоят из одного углерода, но из‑за разного расположения атомов имеют противоположные свойства.

Лонсдейлит наконец доказали как отдельную форму углерода, а не как испорченный обычный алмаз. Чтобы понять, почему на это ушло шестьдесят лет, сначала разберёмся, что вообще меряют словом «твёрдость».

Почему самое твёрдое — не самое прочное

Твёрдость проверяют по‑разному. По шкале Мооса смотрят, кто кого царапает. В испытании Виккерса в материал вдавливают алмазную пирамидку (индентор) и измеряют отпечаток: чем он меньше, тем твёрже образец. А теоретические пределы идеального кристалла считают на компьютере.

Складывать результаты разных экзаменов в одну таблицу нельзя — хотя многие интернет‑рейтинги занимаются ровно этим.

При этом твёрдость — не то же самое, что прочность или трещиностойкость. Алмаз трудно поцарапать, но точный удар по плоскости спайности его раскалывает. «Самое твёрдое» и «самое неразрушимое» — разные соревнования материалов.

Наш — про твёрдость, и в нём полвека маячил претендент с самой скандальной репутацией в углеродном семействе.

Лонсдейлит: минерал, в котором сомневались

В 1962 году физики предсказали: у алмаза может существовать вторая форма — с гексагональной кристаллической решёткой вместо привычной кубической. Тот же углерод, другая укладка атомов. Через пять лет такую структуру идентифицировали в обломках метеорита из Аризонского кратера и назвали лонсдейлитом — в честь британского кристаллографа Кэтлин Лонсдейл.

Как из графита получили гексагональный алмаз

Графит и гексагональный алмаз (HD на фото) состоят из одинаковых атомов углерода. Под высоким давлением плоские слои графита изгибаются и соединяются между собой, образуя твёрдый трёхмерный каркас.

Исходником послужил материал из карандаша — графит. Только высокоориентированный пиролитический: в нём углеродные слои выстроены параллельно, как листы в свежей пачке бумаги. Эту стопку сжали вдоль слоёв и разогрели.

Условия синтеза: около 20 гигапаскалей — примерно 200 тысяч атмосфер, в двести раз больше, чем на дне Марианской впадины, — при 1300–1900 °C.

Под таким прессом плоские листы графита сшиваются в трёхмерный каркас, где каждый атом углерода держится за четырёх соседей. Разница между двумя алмазами — только в порядке укладки слоёв: в кубическом они повторяются как АБВ‑АБВ, в гексагональном — как АБ‑АБ. Атомы те же, последовательность другая — как одна и та же колода карт, разложенная двумя способами.

Лонсдейлит в уреилитовом метеорите: жёлтым отмечен гексагональный алмаз, розовым — обычный кубический алмаз.

На выходе получились кристаллы диаметром около полутора миллиметров: кружок размером с кончик спички.

Авторы смогли убедительно показать, что перед ними отдельная гексагональная фаза, а не смесь.

У новичка нашелся практичный козырь. На воздухе он начинал заметно окисляться только примерно с 848 °C. Это позже, чем у алмазов, с которыми его сравнивали. Для режущего инструмента, который работает в раскаленной зоне, такая стойкость поверхности иногда важнее лишних гигапаскалей.

Зачем нужен алмаз твёрже алмаза

Возникает логичный вопрос. Алмазный инструмент и так режет всё на свете. Куда больше? Сверхтвёрдые материалы кормят целые отрасли. Это резцы, буровые коронки, абразивы, износостойкие покрытия. Но просто прибавка в твёрдости полезна только если материал не проигрывает по трещиностойкости, износу и цене. Промышленности нужен не чемпион по одному показателю, а баланс свойств.

У гексагонального алмаза здесь два козыря. Термостойкость и способность отводить тепло, за которую его ждут и разработчики электроники.

Пока, впрочем, получен лишь кристалл диаметром около полутора миллиметров. До буровых коронок и резцов из гексагонального алмаза далеко. Материал предстоит научиться выращивать крупным, стабильным и не разорительно дорогим.

Графит в карандаше, бриллиант в кольце и лонсдейлит из-под пресса собраны из одного углерода. Различается лишь порядок атомов. Таблица Менделеева это только склад деталей. Всё остальное решает сборка.