p Na natureza, diamantes se formam nas profundezas da Terra ao longo de bilhões de anos. Este processo requer ambientes com pressão excepcionalmente alta e temperaturas superiores a 1, 000 ℃. p Nossa equipe internacional criou dois tipos diferentes de diamante em temperatura ambiente - e em questão de minutos. É a primeira vez que diamantes são produzidos com sucesso em um laboratório sem aquecimento adicional.

p Nossas descobertas são publicadas na revista Pequena .

p Existe mais de uma forma de diamante

p Os átomos de carbono podem se ligar de várias maneiras para formar diferentes materiais, incluindo grafite preta suave e diamante transparente rígido.

p Existem muitas formas conhecidas de carbono com ligações semelhantes ao grafite, incluindo grafeno, o material mais fino já medido. Mas você sabia que também existe mais de um tipo de material à base de carbono com ligações como o diamante?

p Em um diamante normal, os átomos estão dispostos em uma estrutura cristalina cúbica. Contudo, também é possível organizar esses átomos de carbono para que tenham uma estrutura de cristal hexagonal.

p Esta forma diferente de diamante é chamada de Lonsdaleita, nomeado em homenagem ao cristalógrafo irlandês e membro da Royal Society Kathleen Lonsdale, que estudou a estrutura do carbono usando raios-X.

p Há muito interesse em Lonsdaleite, uma vez que está previsto ser 58% mais duro do que o diamante normal - que já é considerado o material natural mais duro da Terra.

p Foi descoberto pela primeira vez na natureza, no local da cratera do meteorito Canyon Diablo, no Arizona. Desde então, pequenas quantidades da substância foram sintetizadas em laboratórios por aquecimento e compressão de grafite, usando uma prensa de alta pressão ou explosivos.

p Nossa pesquisa mostra que tanto a lonsdaleita quanto o diamante regular podem ser formados à temperatura ambiente em um ambiente de laboratório, apenas aplicando altas pressões.

p As muitas maneiras de fazer um diamante

p Os diamantes foram sintetizados em laboratórios desde 1954. Então, Tracy Hall da General Electric os criou usando um processo que imitou as condições naturais dentro da crosta terrestre, adicionar catalisadores metálicos para acelerar o processo de crescimento.

p O resultado foi alta pressão, diamantes de alta temperatura semelhantes aos encontrados na natureza, mas geralmente menor e menos perfeito. Estes ainda são fabricados hoje, principalmente para aplicações industriais.

p O outro método importante de fabricação de diamantes é através de um processo químico-gasoso que usa um pequeno diamante como uma "semente" para fazer crescer diamantes maiores. São necessárias temperaturas de cerca de 800 ℃. Embora o crescimento seja bastante lento, esses diamantes podem ser cultivados grandes e relativamente sem defeitos.

p A natureza forneceu dicas de outras maneiras de formar diamantes, incluindo durante o violento impacto de meteoritos na Terra, bem como em processos como colisões de asteróides em alta velocidade em nosso sistema solar - criando o que chamamos de "diamantes extraterrestres".

p Os cientistas têm tentado entender exatamente como o impacto ou os diamantes extraterrestres se formam. Existem algumas evidências de que, além de altas temperaturas e pressões, forças deslizantes (também conhecidas como forças de "cisalhamento") podem desempenhar um papel importante no desencadeamento de sua formação.

p Um objeto sendo impactado por forças de cisalhamento é empurrado em uma direção na parte superior e na direção oposta na parte inferior.

p Um exemplo seria empurrar um baralho de cartas para a esquerda na parte superior e para a direita na parte inferior. Isso forçaria o baralho a deslizar e as cartas a se espalharem. Portanto, as forças de cisalhamento também são chamadas de forças "deslizantes".

p Fazendo diamantes em temperatura ambiente

p Para o nosso trabalho, projetamos um experimento no qual um pequeno chip de carbono semelhante ao grafite foi submetido a forças de cisalhamento extremas e altas pressões, para incentivar a formação de diamante.

p Ao contrário da maioria dos trabalhos anteriores nesta frente, nenhum aquecimento adicional foi aplicado à amostra de carbono durante a compressão. Usando microscopia eletrônica avançada - uma técnica usada para capturar imagens de resolução muito alta - descobriu-se que a amostra resultante continha tanto diamante regular quanto Lonsdaleita.

p Neste arranjo nunca antes visto, um fino "rio" de diamante (cerca de 200 vezes menor que um fio de cabelo humano) era cercado por um "mar" de Lonsdaleita.

p O arranjo da estrutura é uma reminiscência de "bandas de cisalhamento" observada em outros materiais, em que uma área estreita experimenta intensas, cepa localizada. Isso sugere que as forças de cisalhamento foram fundamentais para a formação desses diamantes à temperatura ambiente.

p Nozes duras para quebrar

p A capacidade de fazer diamantes em temperatura ambiente, Numa questão de minutos, abre inúmeras possibilidades de fabricação.

p Especificamente, tornar a Lonsdaleita "mais dura que o diamante" desta forma é uma notícia empolgante para as indústrias onde materiais extremamente duros são necessários. Por exemplo, o diamante é usado para revestir brocas e lâminas para estender a vida útil dessas ferramentas.

p O próximo desafio para nós é diminuir a pressão necessária para formar os diamantes.

p Em nossa pesquisa, a pressão mais baixa à temperatura ambiente onde se observou a formação de diamantes foi de 80 gigapascais. Isso é o equivalente a 640 elefantes africanos na ponta de uma sapatilha de balé!

p Se tanto o diamante quanto a lonsdaleita pudessem ser feitos a pressões mais baixas, poderíamos fazer mais disso, mais rápido e barato. p Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.