El diamante es conocido como el más fuerte de todos los materiales naturales, y con esa fuerza viene otra propiedad estrechamente ligada:la fragilidad. Pero ahora, un equipo internacional de investigadores del MIT, Hong Kong, Singapur, y Corea ha descubierto que cuando se cultiva en un tamaño extremadamente pequeño, formas en forma de aguja, el diamante puede doblarse y estirarse, muy parecido al caucho, y vuelva a su forma original.

El sorprendente hallazgo se informa esta semana en la revista Ciencias , en un artículo del autor principal Ming Dao, científico investigador principal del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT; El postdoctorado del MIT Daniel Bernoulli; la autora principal Subra Suresh, ex decano de ingeniería del MIT y ahora presidente de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur; los estudiantes de posgrado Amit Banerjee y Hongti Zhang de la City University of Hong Kong; y otros siete de CUHK e instituciones en Ulsan, Corea del Sur.

Los resultados, los investigadores dicen, podría abrir la puerta a una variedad de dispositivos basados ​​en diamantes para aplicaciones como detección, almacenamiento de datos, actuación imágenes biocompatibles in vivo, optoelectrónica, y administración de fármacos. Por ejemplo, El diamante se ha explorado como un posible vehículo biocompatible para administrar fármacos a las células cancerosas.

El equipo demostró que las agujas de diamante estrechas, similar en forma a las puntas de goma en el extremo de algunos cepillos de dientes, pero solo unos pocos cientos de nanómetros (mil millonésimas de metro) de ancho, podría flexionarse y estirarse hasta en un 9 por ciento sin romperse, luego vuelva a su configuración original, Dao dice.

Diamante ordinario a granel, Bernoulli dice:tiene un límite de estiramiento muy por debajo del 1 por ciento. "Fue muy sorprendente ver la cantidad de deformación elástica que podía soportar el diamante a nanoescala, " él dice.

"Desarrollamos un enfoque nanomecánico único para controlar y cuantificar con precisión la deformación elástica ultragrande distribuida en las muestras de nanodiamantes, "dice Yang Lu, coautor principal y profesor asociado de ingeniería mecánica y biomédica en CUHK. Poner materiales cristalinos como el diamante bajo tensiones elásticas ultragrandes, como pasa cuando estas piezas se flexionan, pueden cambiar sus propiedades mecánicas y térmicas, óptico, magnético, eléctrico, electrónico, y propiedades de reacción química de manera significativa, y podría utilizarse para diseñar materiales para aplicaciones específicas a través de "ingeniería de deformación elástica, "dice el equipo.

El equipo midió la flexión de las agujas de diamante, que se cultivaron a través de un proceso de deposición de vapor químico y luego se grabaron en su forma final, observándolos en un microscopio electrónico de barrido mientras presiona las agujas con una punta de diamante nanoindenter estándar (esencialmente la esquina de un cubo). Siguiendo las pruebas experimentales con este sistema, el equipo realizó muchas simulaciones detalladas para interpretar los resultados y pudo determinar con precisión cuánta tensión y tensión podían soportar las agujas de diamante sin romperse.

Los investigadores también desarrollaron un modelo informático de la deformación elástica no lineal para la geometría real de la aguja de diamante. y descubrió que la máxima deformación por tracción del diamante a nanoescala llegaba al 9 por ciento. El modelo de computadora también predijo que la tensión local máxima correspondiente estaba cerca de la resistencia a la tracción ideal conocida del diamante, es decir. el límite teórico alcanzable por un diamante sin defectos.

Cuando toda la aguja de diamante estaba hecha de un cristal, la falla se produjo a una deformación por tracción de hasta el 9 por ciento. Hasta que se alcance este nivel crítico, la deformación podría revertirse por completo si se retirara la sonda de la aguja y se descargara la muestra. Si la diminuta aguja estuviera hecha de muchos granos de diamante, el equipo demostró que aún podían lograr cepas inusualmente grandes. Sin embargo, la tensión máxima alcanzada por la aguja de diamante policristalino fue menos de la mitad que la de la aguja de diamante monocristalino.