Uma equipe de físicos Carnegie de alta pressão criou uma forma de carbono que é dura como diamante, mas amorfo, o que significa que falta a repetição estrutural em grande escala da estrutura cristalina de um diamante. Suas descobertas são relatadas em Nature Communications .

O carbono é um elemento de possibilidades aparentemente infinitas, porque a configuração de seus elétrons permite inúmeras combinações de auto-ligação que dão origem a uma variedade de materiais com propriedades variadas.

Por exemplo, algumas formas de carbono, como carvão, são o que são chamados de amorfos, o que significa que eles não têm a estrutura repetitiva de longo alcance que constitui um cristal.

Outras formas de carbono são cristalinas, incluindo ambos transparentes, diamantes superduros, e macio, grafite opaca. Eles têm propriedades diferentes, em parte, porque os átomos de carbono que os compõem estão ligados em diferentes configurações. Os diamantes têm uma estrutura de ligação chamada sp3 e o carbono da grafite é mantido junto com o que é chamado de ligações sp2.

Mudanças na configuração das ligações de carbono que dão forma a qualquer uma dessas substâncias podem ser induzidas pela alteração das condições externas, como temperatura e pressão, semelhante a como a água congela em gelo ou ferve em vapor.

A equipe da Carnegie, incluindo o autor principal Zhidan "Denise" Zeng, assim como Liuxiang Yang, Qiaoshi Zeng, Yue Meng, Wenge Yang, e Ho-kwang "Dave" Mao - usaram pressões extremas para descobrir sua nova forma de diamante amorfo.

Outros elementos semelhantes ao carbono - germânio e silício - têm formas compostas inteiramente por ligações sp3 extremamente fortes e, ainda assim, amorfas. Mas até agora, uma fase semelhante de carbono nunca foi sintetizada.

A equipe foi capaz de criar diamante amorfo trazendo uma forma desordenada de carbono estruturalmente chamada de carbono vítreo até quase 500, 000 vezes a pressão atmosférica normal (50 gigapascais) e cerca de 2, 780 graus Fahrenheit (1, 800 graus Kelvin). Esta é uma faixa de temperatura e pressão que não foi explorada nos esforços para criar diamante amorfo.

A amostra que eles criaram reteve sua mudança estrutural e incompressibilidade, uma vez que voltou à temperatura e pressão ambiente. O que mais, ferramentas sofisticadas de espectroscopia demonstraram que seu novo material apresenta ligações de carbono sp3, apesar de ser amorfo e sem a ordem de um cristal.

"Nosso diamante amorfo é denso, transparente, superfortes e potencialmente superduros com propriedades mais incríveis ainda a serem descobertas, "Zeng explicou.

Os próximos passos para pesquisar as propriedades deste diamante amorfo serão medir sua dureza, força, propriedades ópticas, e estabilidade térmica.