Pesquisadores conseguiram criar um diamante de um tipo raro, conhecido como lonsdaleite ou diamante hexagonal. Este material, cuja dureza pode superar a dos diamantes clássicos, abre novas perspectivas industriais.
Imagem ilustrativa Pixabay
A técnica empregada combina alta pressão e alta temperatura para produzir pequenos discos deste diamante ultraduro. Publicados na
Nature, estes resultados podem revolucionar áreas como a eletrónica ou a fabricação de ferramentas de perfuração. Os diamantes tradicionais, reputados pela sua dureza, poderiam assim ser substituídos.
A estrutura molecular dos diamantes ordinários baseia-se em átomos de carbono formando tetraedros perfeitos. Esta organização, dita cúbica de faces centradas, é o que confere ao diamante a sua resistência excecional. A lonsdaleite, por sua vez, apresenta uma estrutura hexagonal, com camadas de carbono dispostas de forma diferente.
A equipa de Wenge Yang reproduziu em laboratório as condições extremas de um impacto meteorítico para sintetizar este diamante hexagonal. Comprimindo grafite purificada a pressões equivalentes a 200 000 atmosferas e aquecendo-a com laser, obtiveram este material promissor. Apesar da presença de impurezas, as análises confirmaram a estrutura hexagonal.
Diferenças estruturais entre o diamante cúbico (esquerda) e o diamante hexagonal (direita).
Crédito: Ralf Riedel
As aplicações potenciais da lonsdaleite são vastas, indo desde a eletrónica de alto desempenho até às tecnologias quânticas. Contudo, a produção de cristais maiores e mais puros é necessária para explorar plenamente as suas propriedades. Os investigadores estimam que a sua adoção industrial possa demorar cerca de uma década.
O que é a lonsdaleite?
A lonsdaleite é uma forma de diamante com uma estrutura cristalina hexagonal, diferente da estrutura dos diamantes ordinários. Foi inicialmente identificada em meteoritos, onde se forma sob o efeito de pressões e temperaturas extremas.
Esta variante de diamante é teoricamente mais dura do que o diamante cúbico clássico, graças à sua disposição atómica única. Os átomos de carbono estão dispostos em camadas alternadas, o que pode oferecer uma resistência acrescida às deformações.
A síntese da lonsdaleite em laboratório representa um avanço significativo. Permite estudar as suas propriedades sem depender de raras amostras meteoríticas, abrindo caminho a aplicações industriais.
Apesar destes progressos, persistem problemáticas, como a produção de cristais puros e de tamanho suficiente. Estes obstáculos devem ser superados para que a lonsdaleite possa ser utilizada em larga escala.
Como se sintetiza a lonsdaleite?
A síntese da lonsdaleite necessita de condições extremas, semelhantes às encontradas durante um impacto meteorítico. Os investigadores utilizam uma célula de bigorna de diamante para gerar pressões colossais, combinadas com aquecimento a laser.
O processo começa com grafite purificada, uma forma de carbono menos densa. Sob pressão, as camadas de grafite rearranjam-se para formar a estrutura hexagonal característica da lonsdaleite.
O domínio destes parâmetros é crucial para evitar a formação de um diamante cúbico clássico ou de impurezas. Os investigadores ajustam cuidadosamente a pressão e a temperatura para favorecer a formação de lonsdaleite.
Este método de síntese oferece um controlo preciso sobre a formação do material. Constitui uma etapa para a produção de lonsdaleite para aplicações práticas.
Fonte: Nature