Los Nuevos Diamantes Sintéticos Son Las Gemas Más Difíciles Jamás Creadas

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Los investigadores afirman que han fabricado diamantes artificiales que son más duros que cualquier otra prueba anterior; sin embargo, algunos disputan el reclamo.

Los diamantes son los minerales naturales más duros conocidos por el hombre. Aun así, los científicos están trabajando para hacerlos aún más resistentes, con el fin de utilizar las gemas brillantes como herramientas para cortar.

Ahora, un equipo de investigadores, liderado por Yongjun Tian y Quan Huang en la Universidad de Yanshan en China, ha creado diamantes sintéticos que son más duros, lo que significa que son menos propensos a la deformación y la rotura, tanto que los diamantes naturales como los otros hechos por hombres.

Para crear estos diamantes más duros que el acero, los investigadores utilizaron pequeñas partículas de carbono, en capas como cebollas, y las sometieron a altas temperaturas y presiones. Los diamantes resultantes tenían una estructura única que los hace más resistentes a la presión y les permite tolerar más calor antes de oxidarse y convertirse en gas (dióxido de carbono y monóxido) o carbono ordinario, perdiendo muchas de sus propiedades únicas de diamante. [En fotos: 13 gemas misteriosas y malditas]

Primero, un poco acerca de los diamantes: los diamantes con calidad de gema son cristales simples, y son bastante duros. Pero los diamantes artificiales utilizados en las herramientas son aún más difíciles. Esto se debe a que son diamantes policristalinos, o agregados de granos de diamante llamados dominios, que miden unos pocos micrómetros o nanómetros de diámetro. Los granos ayudan a evitar que el diamante se rompa, ya que los límites actúan como pequeñas paredes que mantienen en su lugar trozos de diamante. Cuanto más pequeños son los dominios, más fuerte es el diamante.

El equipo de Tian usó las nanopartículas de carbono tipo cebolla para hacer diamantes con dominios que tienen unos pocos nanómetros de tamaño y son imágenes especulares entre sí. Tales cristales "nanotwineados" son mucho más duros que los diamantes ordinarios, por un factor de dos.

El equipo probó la dureza del diamante artificial presionando una pieza de diamante en forma de pirámide en el diamante nanotwineado. El grupo de Tian hizo una pequeña muesca en su diamante artificial, aplicando presiones equivalentes a casi 200 gigapascales (GPa), aproximadamente 1.9 millones de atmósferas. Un diamante natural ordinario se aplastaría con solo la mitad de esa presión.

El equipo también probó qué tan caliente puede llegar el diamante nanotwineado antes de oxidarse. En dos pruebas diferentes, encontraron que el diamante ordinario comenzó a oxidarse a aproximadamente 1,418 y 1,481 grados Fahrenheit (770 y 805 grados Celsius), dependiendo del método de prueba. Los diamantes nanotwineados no se oxidaron hasta que alcanzaron 1,796 o 1,932 F (980 o 1,056C).

Pero no todos están convencidos por estos resultados. Natalia Dubrovinskaia, profesora de física de materiales en la Universidad de Bayreuth en Alemania, dijo que no confía en las pruebas de presión. Si lo que informa el grupo de Tian es cierto, el indentador debería haberse roto, porque el material de la herramienta de sangrado no es tan difícil como el diamante con nanotanado, dijo a WordsSideKick.com en un correo electrónico.

Tian no estuvo de acuerdo con la evaluación de Dubrovinskaia del indentador. Dijo que es posible medir la presión sobre el diamante nanotwineado porque el indentador fue empujado desde una posición vertical y la cantidad de fuerza de corte no fue suficiente para dañarlo.

Tian y Dubrovinskaia han "sparred" antes; el año pasado, el laboratorio de Yanshan dijo que demostró un fenómeno similar, haciendo una forma de nitruro de boro cúbico ultra duro. En ese momento, Dubrovinskaia expresó preocupaciones similares.

Tian, ​​mientras tanto, defiende su trabajo. "La dureza de la muesca de cualquier material se puede medir de manera confiable utilizando el indentador de diamante [a] cuando el eje del indentador es exactamente perpendicular a la superficie lisa de [la] muestra analizada", dijo.

Otro científico, Ho-Kwang Mao, del Laboratorio Nacional de Argonne en Illinois, piensa que el trabajo de Tian es válido; observó que un indentador podía medir de manera confiable la dureza de los materiales mucho más dura que sí misma.

Además, la parte novedosa del trabajo es que tal material duro se ha creado de una manera que puede reproducirse fácilmente. "Ellos crearon un material a granel", dijo Mao. "Lograron hacer esto y hacerlo más difícil que el diamante, eso es novedoso".

El nuevo estudio se detalla en la edición del 12 de junio de la revista Nature.

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