Materiais Avançados

Sintetizado um diamante amorfo

Diamante amorfo
O diamante amorfo também é duro e transparente. [Imagem: Zhidan Zeng]

Diamante amorfo

Diamante e grafite são ambos formados unicamente de carbono. O primeiro é uma das substâncias mais duras que se conhece, enquanto o outro é mole e se desmancha com facilidade, o que permite seu uso como lubrificante.

O que diferencia um do outro é a estrutura cristalina, a forma como os átomos de carbono se organizam. No diamante, eles se arranjam em uma estrutura precisa, que se repete ao longo de todo o cristal. No grafite, não há estrutura cristalina, o que lhe dá o nome de "material amorfo".

Agora, Zhidan Zeng, do centro de pesquisas HPSTAR, na China, especializado em materiais sob alta pressão, sintetizou um material que ela chama de "diamante amorfo".

É um material de carbono, duro como o diamante, mas sem a estrutura cristalina repetitiva. Os átomos de carbono se unem por ligações conhecidas como sp3, típicas do diamante, e não por sp2, típicas do carvão ou do grafite, mas ainda assim criando uma estrutura amorfa.

Outros elementos semelhantes ao carbono - germânio e silício, por exemplo - possuem formas que são inteiramente constituídas de ligações sp3, extremamente fortes, e ainda assim são amorfas. Mas, até agora, uma fase similar de carbono nunca havia sido sintetizada.

Propriedades incríveis

Zeng conseguiu o feito levando uma forma estruturalmente desordenada do carbono, conhecida como carbono vítreo, a uma pressão 5.000 vezes maior do que a pressão atmosférica (50 gigapascals) e a temperatura de 2.780º C.

A amostra manteve sua mudança estrutural e sua incompressibilidade quando retornou à temperatura e pressão ambientes e exames de espectroscopia demonstraram que o novo material possui ligações de carbono sp3, apesar de ser amorfo e sem a ordem de um cristal.

Diamante amorfo
O material que entrou no experimento (a), carbono vítreo, e o material que saiu (b), diamante amorfo. [Imagem: Zhidan Zeng et al. - 10.1038/s41467-017-00395-w]

"Nosso diamante amorfo é denso, transparente, superforte e potencialmente superduro, com propriedades mais incríveis ainda por descobrir," disse Zeng.

Agora a equipe vai começar uma rodada de experimentos justamente para medir a dureza, força, resistência, estabilidade termal e propriedades ópticas do diamante amorfo.

Bibliografia:

Synthesis of quenchable amorphous diamond
Zhidan Zeng, Liuxiang Yang, Qiaoshi Zeng, Hongbo Lou, Hongwei Sheng, Jianguo Wen, Dean J. Miller, Yue Meng, Wenge Yang, Wendy L. Mao, Ho-kwang Mao
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 322
DOI: 10.1038/s41467-017-00395-w




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