세상에서 가장 비싼 보석 ‘다이아몬드’는 순수한 탄소로 이루어진 지구상에서 가장 단단하고 강한 물질로 알려져 있다.

하지만 미국 워싱턴 주립대 연구팀이 최근 실험실에서 ‘론스데일라이트’라고 불리는 육각 다이아몬드를 만들어내면서 다이아몬드시장은 새로운 상황을 맞게 됐다. 연구팀은 이번 연구결과를 '물리학 학술지 B’를 통해 발표했다.

연구팀은 직경 약 18mm 원반 모양의 흑연을 시속 약 2만 4,100km로 벽과 충돌시키면서 운석 충돌로 인한 높은 에너지를 재현한 결과, 경도 측정에 충분한 크기의 육각 다이아몬드 형성에 성공했다.

이 다이아몬드(론스데일라이트)는 산업용으로 많이 사용되며 탄소 원자가 육각형 패턴으로 배열된 특별한 형태의 다이아몬드다. 흑연이 유성 충돌 지점과 같이 높은 열에 노출되었을 때 형성되는 이 물질은 일반 큐빅 다이아몬드보다 더 강하다는 이론이 나온지 오래다.

그러나 충격 크레이터에서 발견된 육각 다이아몬드가 너무 많은 불순물을 포함하고 있어, 과학자들은 그들의 성질을 정확하게 측정해 본 적이 없는 것으로 알려져왔다.

연구원들은 육각 다이아몬드 속 음파 이동 속도를 레이저로 측정해 강성을 측정했다.

워싱턴 주립대학교 물리학 연구소의 요겐트라 굽타 박사는 “다이아몬드는 매우 독특한 재료로 가장 강력한 뿐만 아니라 아름다운 광학적 특성과 매우 높은 열 전도성을 가지고 있다”며 “충격 압축 실험을 통해 생산된 육각 형태의 다이아몬드를 일반 보석 다이아몬드보다 훨씬 더 단단하고 튼튼하게 만들었다”고 말했다.

큐빅 다이아몬드는 보통 깊은 바다보다 몇 배나 더 큰 극한 압력과 화씨 2,732도를 넘는 온도 아래서 지구 표면 150km 이상 아래에서 형성된다. 그러나 육각 다이아몬드를 만들기 위해 연구원들은 화약과 압축 공기를 사용하여 놀라운 속도로 흑연 원반을 발사하면서 유성 충돌의 고에너지를 모방했다.

다이아몬드는 불에 탈 수 있을까?

광물이 산산조각이 나기 1초 전 다이아몬드의 강도와 강성을 측정하기 위해 연구원들은 음파를 방출하고 육각 다이아몬드를 얼마나 빨리 통과하는지 레이저로 측정했다.

음파로 인해 다이아몬드 밀도가 이동하면서 변동하므로 레이저 빔의 경로 길이에 영향을 미친다. 물질이 더 단단할수록 음파는 더 빨리 통과한다.

육각 다이아몬드가 실제 다이아몬드보다 더 단단한지 구별하기는 어렵다. 경도는 물질의 표면을 긁는 것이 얼마나 어려운가를 보여주는 척도이며, 육각 다이아몬드는 그것들을 긁을 만큼 오래 존재하지 않을 것이라는 게 과학자들의 의견이다.

현재 과학자들은 연구실에서 더 오랜기간 지탱하는 육각 다이아몬드를 만들 방법을 찾지 못하고 있지만, 만약 방법을 찾는다면 더 효과적인 다이아몬드를 만들 수 있을 것이다.

굽타 박사는 “언젠가 이 다이아몬드를 생산하고 광택을 낼 수 있다면, 큐빅 다이아몬드보다 수요가 더 많을 것”이라고 말했다.

“누군가 당신에게 이들 두 종류의 다이아몬드를 보여주면서 '둘 중 하나는 더욱 희귀한데 어떤 것을 고르시겠는지' 묻는다면 당신은 어떤 선택을 하실까요?"

[위키리크스한국=유 진 기자]

yoojin@wikileaks-kr.org

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