Volgens wetenschapswebsite EurekAlert hebben de onderzoekers 43, voorheen onbekende vormen van koolstof geïdentificeerd die stabiel en superhard zouden moeten zijn. Sommige varianten zijn waarschijnlijk net zo hard als diamant. Elke nieuwe koolstofvariant bestaat uit koolstofarmen die in een wisselend patroon in een kristalrooster zijn gerangschikt.

Het Amerikaanse onderzoek is vooralsnog theoretisch van aard. Nieuwe koolstofstructuren zijn nog niet gecreëerd. Maar ‘we willen graag iets vinden dat harder is dan een diamant. Als je andere harde materialen zou kunnen vinden, zou je ze mogelijk goedkoper kunnen maken. Ze kunnen ook nuttige eigenschappen hebben die diamanten niet hebben. Misschien hebben ze een andere wisselwerking met bijvoorbeeld warmte of elektriciteit,’ aldus Eva Zurek, hoogleraar Scheikunde aan het UB College of Arts and Sciences (Buffalo, VS) en initiatiefnemer van de studie. Samen met Stefano Curtarolo, hoogleraar werktuigkunde en materiaalkunde aan Duke University (Durham, North Carolina), gaf ze leiding aan het onderzoeksproject.

'Diamanten zijn op dit moment het hardste materiaal dat commercieel verkrijgbaar is, maar ze zijn erg duur', stelt Zurek. 'Ik heb collega's die in het lab hogedruk-experimenten doen, die materialen tussen diamanten knijpen en klagen over hoe duur het is als de diamanten breken.'

Wetenschappers beschouwen een stof als superhard als de hardheidswaarde ervan meer is dan veertig gigapascal. De hardheidswaarde wordt experimenteel vastgesteld met de zogeheten Vickers-hardheidstest. Alle 43 koolstofstructuren die uit de studie naar voren zijn gekomen, voldoen aan dit criterium. Zurek verwacht dat drie van deze structuren de Vickers-hardheid van diamanten zelfs overstijgen, maar dan slechts in geringe mate. Ook waarschuwt ze voor enige onzekerheden in de berekeningen. Het hardst zijn díe structuren die fragmenten van diamant en lonsdaleiet (‘zeshoekig diamant’) in hun kristalroosters hebben.

De hardste structuren die de wetenschappers vonden, bevatten vaak fragmenten van diamant en lonsdaleiet - ook wel zeshoekige diamant genoemd - in hun kristalroosters. Naast de 43 nieuwe koolstofvormen denken de onderzoekers dat enkele eerder ontdekte koolstofstructuren ook superhard zijn.

• Een verslag van de studie is hier on-line te lezen.
• Afbeelding: 3 van 43 nieuwe, superharde koolstofstructuren (© Bob Wilder / University of Buffalo).