Creando un diamante menos frágil usando fullerenos

Comparación estructural:diamante cristalino (izquierda) y diamante paracristalino (derecha). A la derecha, las unidades de átomos de carbono dispuestas en forma de cubo están marcadas en turquesa, las unidades de átomos de carbono dispuestas en forma hexagonal están marcadas en amarillo. Las estructuras irregulares están marcadas en rojo. Crédito:Hu Tang.

Un equipo de investigadores de China, Alemania y Estados Unidos ha desarrollado una forma de crear un diamante menos frágil. En su artículo publicado en la revista Nature , el grupo describe su enfoque para crear un diamante paracristalino y sus posibles usos.

Investigaciones anteriores han demostrado que el diamante es el material conocido más duro, pero también es frágil:a pesar de su dureza, los diamantes se pueden cortar o incluso romper fácilmente. Esto se debe a su estructura atómica ordenada. Los científicos han intentado durante años sintetizar diamantes que conserven su dureza pero que sean menos frágiles. El equipo ahora se ha acercado a lograr ese objetivo.

Actualmente, la forma de crear diamantes es colocar un material a base de carbono en un dispositivo similar a un tornillo de banco donde se calienta a temperaturas muy altas mientras se aprieta con mucha fuerza. En este nuevo esfuerzo, los investigadores utilizaron el mismo enfoque para crear un tipo de diamante menos ordenado, pero agregaron un nuevo giro:el material a base de carbono era un lote de fullerenos, también conocidos como buckyballs (átomos de carbono dispuestos en una esfera esférica hueca). forma). Calentaron el material entre 900 y 1.300 °C a presiones de 27 a 30 gigapascales. En particular, la presión ejercida fue mucho menor que la que se utiliza para fabricar diamantes comerciales. Durante el procesamiento, las esferas se vieron obligadas a colapsar y se convirtieron en diamantes paracristalinos transparentes que podían extraerse a temperatura ambiente.

Fig. 1:Sintetizando completamente sp ³ -muestras de carbón unido a 30 GPa y 1200–1600 K durante 10 min. Crédito:DOI:10.1038/s41586-021-04122-w

Después de hacer sus diamantes menos ordenados, los investigadores los observaron bajo un microscopio electrónico para aprender más sobre su estructura. También sometieron muestras a difracción de rayos X y al modelado atomístico. Al hacerlo, descubrieron que sus diamantes estaban hechos de sp desordenados. ³ -carbono hibridado, tal y como esperaban. Se había logrado el objetivo de crear un diamante menos frágil. A diferencia de los resultados de otro esfuerzo reciente para sintetizar un diamante menos frágil, el diamante resultante no es completamente amorfo (lo que lo convertiría en un tipo de vidrio), el suyo es un tipo de paracristal de diamante amorfo. Esto significa que tiene un orden de rango medio:sus átomos están ordenados en distancias cortas pero no en distancias largas. Por lo tanto, no existe ningún plano de átomos, lo que significa que los diamantes no se pueden cortar como los diamantes naturales. + Explora más