Criando um diamante menos frágil usando fulerenos

Comparação estrutural:diamante cristalino (esquerda) e diamante paracristalino (direita). À direita, as unidades de átomos de carbono dispostas em forma de cubo estão marcadas em turquesa, as unidades de átomos de carbono dispostas em forma hexagonal estão marcadas em amarelo. As estruturas irregulares estão marcadas em vermelho. Crédito:Hu Tang.

Uma equipe de pesquisadores da China, Alemanha e Estados Unidos desenvolveu uma maneira de criar um diamante menos frágil. Em seu artigo publicado na revista Nature , o grupo descreve sua abordagem para criar um diamante paracristalino e possíveis usos para ele.
Pesquisas anteriores mostraram que o diamante é o material mais duro conhecido, mas também é frágil - apesar de sua dureza, os diamantes podem ser facilmente cortados ou até esmagados. Isto é por causa de sua estrutura atômica ordenada. Os cientistas tentam há anos sintetizar diamantes que retêm sua dureza, mas são menos frágeis. A equipe chegou perto de atingir esse objetivo.

Atualmente, a maneira de criar diamantes é colocar um material à base de carbono em um dispositivo semelhante a um torno, onde é aquecido a temperaturas muito altas enquanto é espremido com muita força. Nesse novo esforço, os pesquisadores usaram a mesma abordagem para criar um tipo menos ordenado de diamante, mas adicionaram uma nova torção - o material à base de carbono era um lote de fulerenos, também conhecidos como buckyballs (átomos de carbono dispostos em uma forma esférica oca). forma). Eles aqueceram o material entre 900 e 1.300°C a pressões de 27 a 30 gigapascals. Notavelmente, a pressão exercida foi muito menor do que é usado para fazer diamantes comerciais. Durante o processamento, as esferas foram forçadas a entrar em colapso e formaram diamantes paracristalinos transparentes que poderiam ser extraídos à temperatura ambiente.

Fig. 1:Sintetizando totalmente sp ³ amostras de carbono ligado a 30 GPa e 1.200–1.600 K por 10 min. Crédito:DOI:10.1038/s41586-021-04122-w

Depois de fazer seus diamantes menos ordenados, os pesquisadores os examinaram sob um microscópio eletrônico para aprender mais sobre sua estrutura. Eles também submeteram amostras à difração de raios X e à modelagem atomista. Ao fazê-lo, eles descobriram que seus diamantes eram feitos de sp desordenados ³ -carbono hibridizado, exatamente como eles esperavam. O objetivo de criar um diamante menos frágil havia sido alcançado. Ao contrário dos resultados de outro esforço recente para sintetizar um diamante menos frágil, o diamante resultante não é completamente amorfo (o que o tornaria um tipo de vidro), o deles é um tipo de paracristal de diamante amorfo. Isso significa que ele tem uma ordem de médio alcance – seus átomos são ordenados em distâncias curtas, mas não em longas. Assim, nenhum plano de átomos existe, o que significa que os diamantes não podem ser lapidados como diamantes naturais. + Explorar mais