Un diamante, el mejor amigo de una mujer y de un científico

Por Francisco R. Villatoro, el 1 marzo, 2009. Categoría(s): Ciencia • Física • Mecánica • Physics • Science

dibujo20090301mostbeautifuldiamond84facetsUn diamante es para siempre (aunque en “Ciencia de bolsillo” no estén de acuerdo). Un diamante es un cristal de Carbono muy duro (pocos materiales lo rayan), aunque también muy frágil y no soporta altas temperaturas. En muchas aplicaciones científico-técnicas, esto es un gran inconveniente. ¿Cómo superarlo? Dopando el diamante hasta obtener un carburo, compuesto de carbono y un elemento menos electronegativo. Obviamente, no es fácil lograrlo, pero científicos franceses utilizando el European Synchrotron Radiation Facility, en Grenoble, han logrado sintetizar un carburo de boro cúbico (c-BC5). Este diamante dopado con boro es el que presenta el mayor contenido de boro logrado hasta la fecha. Comparado con el diamante, el nuevo material es algo menos duro, aunque su dureza a escala nanoscópica es muy similar, pero con la ventaja de que es mucho menos frágil. Por ello, este nuevo material podrá ser utilizado en superabrasivos y para aplicaciones electrónicas a alta temperatura. El artículo técnico es de Vladimir L. Solozhenko et al., “Ultimate Metastable Solubility of Boron in Diamond: Synthesis of Superhard Diamondlike BC5,” Phys. Rev. Lett. 102: Art. No. 015506, January 9, 2009 . Visto a través de Daniel Ucko, “Diamonds are a scientist’s best friend,” Physics, Feb 2009 .

Los científicos utilizan los diamantes para muchas cosas, entre ellas, para estudiar sólidos a altas presiones. Un diamante soporta unos 300 GPa (gigapascales). Esto es mucho, pero no suficiente. Los científicos necesitan presiones aún mayores para estudiar los materiales sólidos en el núcleo de los planetas gigantes (Júpiter o Saturno) donde se alcanzan presiones de más de 1 TPa (1000 gigapascales). Cómo desvelar este misterio. D. K. Bradley y sus colaboradores del Lawrence Livermore National Laboratory, EEUU, han desarrollado una técnica de compresión basada en una onda tipo rampa que permite estudiar un diamante a una presión de 800 GPa. Esta onda actúa sólo durante unos pocos nanosegundos, mucho más rápido que la onda térmica que provocaría que el diamante se derritiera. En este sentido, la onda comprime el sólido sin producir calor. Los autores creen que la técnica permite someter a un sólido hasta un pico de 1400 GPa. Nos lo cuentan en D. K. Bradley et al., “Diamond at 800 GPa,” Phys. Rev. Lett. 102: Art. No. 075503, February 18, 2009 .

En las aplicaciones tecnológicas de los diamantes, su baja estabilidad térmica a alta temperatura es un inconveniente enorme. ¿Se puede lograr un material tan duro como el diamante pero mucho más estable térmicamente? En 2007 se descubrió un nanocompuesto que contiene una mezcla de un nitruro de boro cúbico (el segundo material más duro tras el diamante) y wurtzita (una forma cristalina del sulfuro de zinc) que es tan duro como el diamante. ¿Por qué este material es tan duro? La razón es la indentación a escala atómica entre ambos compuestos, un 58% mayor que la del propio diamante. Se ha descubierto en el análisis teórico-computacional presentado en Zicheng Pan et al., “Harder than Diamond: Superior Indentation Strength of Wurtzite BN and Lonsdaleite,” Phys. Rev. Lett. 102: Art. No. 055503, February 6, 2009 .



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