Cientistas sintetizam diamante não cristalino pela primeira vez na história

Pela primeira vez, cientistas da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, sintetizaram um material de carbono que não apresenta estruturas ordenadas como as encontradas em diamantes convencionais. Esse composto paracristalino também possui propriedade ópticas, mecânicas e termofísicas únicas.

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A descoberta é um avanço no estudo de materiais não cristalinos com estruturas desordenadas que, apesar da aparente desorganização de seus átomos, não podem ser considerados amorfos, já que a arrumação morfológica de sua rede segue padrões com aspectos bem definidos.

“O novo material pode ser descrito como um diamante paracristalino, que difere de todas as variações estruturais de diamante anteriormente conhecidas. Ele possui uma estrutura não amorfa na qual os átomos de carbono estão dispostos parcialmente em cubos, hexágonos e estruturas irregulares”, explica o professor de geoquímica Hu Tang, autor principal do estudo.

Alta pressão

O diamante é um material que se desenvolve naturalmente sob pressões muito altas no interior da Terra. Ele é constituído, basicamente, por átomos de carbono dispostos em uma rede cristalina tridimensional. Cada um desses átomos possui quatro ligações covalentes com elétrons divididos entre seus orbitais.

Para produzir um diamante não cristalino, os pesquisadores usaram uma prensa de ultrapressão equipada com um sistema de multi-bigorna de grande volume. Eles aplicaram uma pressão de 30 gigapascais a uma temperaturas de mais de 1.300 °C, fazendo com que os átomos de carbono formassem uma estrutura sem características cristalinas.

“O material que sintetizamos é um hermafrodita: pela primeira vez, ele forma uma ponte entre estruturas cristalinas e amorfas, ou seja, completamente desordenadas. Esse achado, pode incentivar a pesquisa de outros compostos nesta mesma faixa intermediária”, acrescenta o professor de geociência Tomo Katsura, coautor do estudo.

Testes no computador

Antes de ser sintetizado em uma prensa volumétrica, o diamante paracristalino teve suas estruturas analisadas em simulações de computador. Os cientistas avaliaram passo a passo, como esse material se comportaria em ambientes com temperaturas extremas e sob condições de alta pressão.

A descoberta do diamante paracristalino adiciona uma forma incomum de cristal à família do carbono enriquecido, exibindo propriedades físicas distintas que podem ser exploradas para o desenvolvimento de novos materiais tão resistentes quanto os exemplares originais, mas com a vantagem de serem fabricados em laboratório.

“Além disso, este trabalho revela o elo que faltava na escala de comprimento entre os estados amorfo e cristalino em toda a paisagem estrutural, tendo profundas implicações para o reconhecimento de estruturas complexas decorrentes de materiais sem formas definidas”, encerra o professor Hu Tang.

Fonte: University of Bayreuth