Además de su connotación de lujo, los diamantes también son deseados por su propiedad mucho más tangible y útil: ser el material más duro de la Tierra. La durabilidad del mineral brillante mide entre 70 y 150 gigapascales (GPa), lo que lo convierte en un componente de referencia para brocas de alta resistencia, herramientas de dentista y cubiertas protectoras de naves espaciales.
Desafortunadamente, tanto la extracción como la fabricación de diamantes conllevan sus riesgos, por lo que los expertos en materiales llevan mucho tiempo intentando sintetizar un rival conocido como nitruro de carbono, sin éxito. Sin embargo, después de más de tres décadas de prueba y error, esa racha de derrotas finalmente terminó gracias a los investigadores que colaboran entre la Universidad de Edimburgo, la Universidad de Bayreuth en Alemania y la Universidad de Linköping en Suecia.
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Como se detalla en un nuevo estudio publicado en Materiales avanzadosun equipo dirigido por expertos del Centro para la Ciencia en Condiciones Extremas de la Universidad de Edimburgo logró crear nitruros de carbono, un logro que ha eludido a los investigadores desde 1989. Científico nuevo explica, midiendo entre 78 y 86 GPa, las muestras de 5 micrómetros de ancho y 3 micrómetros de profundidad son más duras que el segundo material más duro del mundo, el nitrato de boro cúbico, que generalmente tiene una puntuación de entre 50 y 55 GPa. Aunque las creaciones de nitruro de carbono confirman parte de la teoría inicial de los investigadores de materiales (es decir, que poder
Para que todo esto suceda, los investigadores primero sometieron los precursores de carbono y nitrógeno del nitruro de carbono a aproximadamente 700.000 veces la presión atmosférica del planeta comprimiéndolos entre dos puntas de diamante. Al mismo tiempo, los láseres calentaron los precursores a aproximadamente 2.732 grados Fahrenheit. Básicamente, simularon condiciones que sólo se encuentran a miles de kilómetros dentro de la Tierra.
Las creaciones resultantes de nitruro de carbono se evaluaron utilizando haces de rayos X intensamente potentes en tres aceleradores de partículas separados en toda Europa. Al hacerlo, el equipo determinó que tres de sus muestras sintetizadas contenían “componentes básicos necesarios para una superdureza”, según el estudio de la Universidad de Edimburgo. Anuncio del 14 de diciembre.. No sólo eso, sino que los nuevos materiales conservaron su dureza después de enfriarse y volver a la presión atmosférica normal.
“Estábamos incrédulos de haber producido los materiales con los que los investigadores han estado soñando durante las últimas tres décadas”, dijo Dominique Laniel, miembro de Future Leaders Fellow en el Instituto de Física de la Materia Condensada y Sistemas Complejos de la Universidad de Edimburgo, a través del anuncio de la escuela. “Estos materiales proporcionan un fuerte incentivo para cerrar la brecha entre la síntesis de materiales de alta presión y las aplicaciones industriales”.
Después de realizar cálculos y experimentos adicionales, los investigadores creen que los nitruros de carbono sintéticos también podrían poseer fotoluminiscencia junto con una alta densidad de energía, lo que significa que cantidades muy pequeñas podrían ser capaces de almacenar cantidades de energía comparativamente grandes. Para decirlo un poco más claramente: el nitruro de carbono podría producir algunos explosivos poderosos.
Actualmente, el costo es el principal factor que impide mayores esfuerzos de fabricación de nitruro de carbono. Para hacer muestras más grandes, los investigadores necesitan diamantes aún más grandes para aplicar la presión requerida: una herramienta de laboratorio costosa, por decir lo menos. Dicho esto, los diamantes no pueden generar señales eléctricas bajo presión y ciertamente no son conocidos por sus propiedades explosivas. Los nitruros de carbono sintéticos podrían algún día convertirse en “los materiales de ingeniería definitivos que rivalicen con los diamantes” en muchas aplicaciones, pero sólo si se garantiza la viabilidad económica e industrial, lo que requeriría mucho más trabajo.