p Diamante, como grafite, é uma forma especial de carbono. A sua estrutura cristalina cúbica e as suas fortes ligações químicas conferem-lhe uma dureza única. Por milhares de anos, também tem sido procurado como uma ferramenta e como algo belo. Somente na década de 1950 tornou-se possível produzir diamantes artificialmente pela primeira vez. p A maioria dos diamantes naturais se forma no manto da Terra em profundidades de pelo menos 150 quilômetros, onde prevalecem temperaturas acima de 1.500 graus Celsius e pressões extremamente altas de vários gigapascais - mais de 10.000 vezes a de um pneu de bicicleta bem inflado. Existem diferentes teorias para os mecanismos exatos que são responsáveis ​​por sua formação. O material de partida são fundidos ricos em carbonato, isto é, compostos de magnésio, cálcio ou silício que são ricos em oxigênio e carbono.

p Um novo caminho para a formação de diamantes

p Porque os processos eletroquímicos ocorrem no manto da Terra e os derretimentos e líquidos que existem podem ter uma alta condutividade elétrica, pesquisadores liderados por Yuri Palyanov do Instituto V. S. Sobolev de Geologia e Mineralogia SB da Academia Russa de Ciências Novosibirsk desenvolveram um modelo para a formação de diamantes em que campos elétricos altamente localizados desempenham um papel central. De acordo com este conceito, aplicar menos de um volt - uma voltagem menor do que a fornecida pela maioria das baterias domésticas - fornece elétrons que acionam um processo de transformação química. Esses elétrons disponíveis tornam possível que certos compostos de carbono-oxigênio dos carbonatos se tornem CO ₂ por meio de uma série de reações químicas, em última análise, levando ao carbono puro na forma de diamante.

p Para testar sua teoria, a equipe de pesquisa russa desenvolveu uma sofisticada instalação experimental:uma cápsula de platina de tamanho milimétrico foi cercada por um sistema de aquecimento que, por sua vez, foi colocado em um aparato de alta pressão necessário para produzir pressões imensas de até 7,5 gigapascais. Pequeno, eletrodos cuidadosamente construídos conduzem à cápsula, que foi preenchido com pós de carbonato ou carbonato-silicato. Numerosos experimentos foram realizados em temperaturas entre 1300 e 1600 ° C, alguns dos quais duraram até 40 horas.

p Os diamantes só crescem com a voltagem

p Os experimentos conduzidos em Novosibirsk mostraram, como previsto, que pequenos diamantes crescem nas proximidades do eletrodo negativo ao longo de várias horas, mas isso aconteceu apenas quando uma pequena tensão foi aplicada; meio volt já era o suficiente. Com um diâmetro atingindo um máximo de 200 micrômetros, ou seja, um quinto de um milímetro, os cristais recém-criados eram menores do que um grão de areia típico. Além disso, como esperado, o outro grafite mineral de carbono puro formou-se em experimentos conduzidos em pressões mais baixas. Outra prova do novo mecanismo veio quando o pesquisador inverteu a polaridade da voltagem - diamantes cresceram no outro eletrodo, exatamente como esperado. Sem nenhuma tensão sendo fornecida de fora da cápsula, nem grafite nem diamantes se formaram. Na vizinhança dos diamantes, outros minerais associados ao manto profundo da Terra também foram encontrados.

p "As instalações experimentais em Novosibirsk são absolutamente impressionantes, "diz Michael Wiedenbeck, chefe do laboratório SIMS no GFZ, que faz parte da Infraestrutura Modular de Ciências da Terra (MESI) de Potsdam. Ele tem cooperado com os pesquisadores russos por mais de dez anos; ele, juntamente com o engenheiro de laboratório do SIMS, Frédéric Couffignal, analisaram diamantes produzidos por seus colegas russos. A fim de determinar se a teoria de Yuri Palyanov sobre a formação de diamantes está completamente correta, a composição isotópica dos diamantes tinha que ser caracterizada com muita precisão.

p Análise de precisão "feita em Potsdam"

p Os pesquisadores de Potsdam usaram espectrometria de massa de íons secundários (SIMS) para esse fim. O instrumento Potsdam é um espectrômetro de massa altamente especializado, fornecendo a geocientistas de todo o mundo dados de alta precisão de amostras extremamente pequenas. "Com essa tecnologia, podemos determinar a composição de pequenas áreas em amostras submilimétricas com grande precisão, "diz Wiedenbeck. Assim, menos de um bilionésimo de grama de um diamante produzido em laboratório precisava ser removido usando um feixe de íons direcionado com muita precisão. Átomos carregados eletricamente foram então injetados em um aparelho de seis metros de comprimento que separou cada um os bilhões de partículas com base em sua massa individual. Essa tecnologia torna possível separar elementos químicos, e, em particular, é possível distinguir suas variantes mais leves ou mais pesadas, conhecidas como isótopos. “Desta forma, mostramos que a relação entre os isótopos de carbono 13C a 12C se comporta exatamente de acordo com o modelo desenvolvido por nossos colegas em Novosibirsk. Com isso, contribuímos para a peça final do quebra-cabeça, por assim dizer, para confirmar esta teoria, "diz Wiedenbeck. No entanto, deve-se notar que este novo método não é adequado para a produção em massa de grandes diamantes artificiais.

p "Nossos resultados mostram claramente que os campos elétricos devem ser considerados como um fator adicional importante que influencia a cristalização de diamantes. Essa observação pode ser bastante significativa para compreender as mudanças nas razões dos isótopos de carbono dentro do ciclo global do carbono, "Yuri Polyanov resume.