Diamantul, venerat de secole ca unul dintre cele mai rezistente materiale de pe Pământ, ar putea să-și cedeze în curând statutul unei substanțe și mai formidabile, potrivit descoperirilor recente ale fizicienilor din Statele Unite și Suedia. Plecând de la material, cercetătorii au reușit să creeze modelul pentru cel mai rezistent material prin presarea acestuia.
În timp ce reputația diamantului pentru duritate provine din structura rețelei tetraedrice compusă din cristale de carbon, cercetătorii au descoperit o posibilitate tentantă de a-i depăși durabilitatea. Folosind simulări sofisticate de dinamică moleculară cuantică pe supercalculatoare puternice, acești oameni de știință au cercetat comportamentul diamantului în condiții de presiune și temperatură extreme.
Spre deosebire de ipotezele anterioare conform cărora astfel de condiții ar face diamantul instabil, simulările au relevat o transformare remarcabilă: apariția unei faze cubice centrate pe corp (BC8) cu opt atomi, despre care se crede că este cu aproximativ 30% mai rezistentă la compresie decât diamantul în sine.
Configurația BC8, caracterizată printr-o formă tetraedrică perfectă a vecinului cel mai apropiat, lipsită de planurile de clivaj găsite în structurile tradiționale de diamant, prezintă o cale convingătoare pentru a explora niveluri fără precedent de duritate.
În mod remarcabil, această structură a fost observată pe Pământ doar în alte două materiale: siliciu și germaniu. Cu toate acestea, absența sa în carbonul natural de pe planeta noastră sugerează că astfel de faze pot fi predominante în mediile de înaltă presiune găsite în exoplanete sau alte corpuri cerești.
Cum poate diamantul să dea naștere celui mai rezistent material
Fizicianul Jon Eggert de la Laboratorul Național Lawrence Livermore a elucidat semnificația acestei descoperiri, afirmând: „Structura BC8 menține această formă tetraedrică perfectă a vecinului cel mai apropiat, dar fără planurile de clivaj găsite în structura diamantului”. Această combinație unică de stabilitate și rezistență este promițătoare pentru revoluționarea diferitelor industrii bazate pe materiale durabile, de la producție la inginerie aerospațială.
În ciuda bazelor teoretice puse de aceste simulări, traducerea fazei BC8 într-un material tangibil rămâne o provocare evazivă. Fereastra îngustă de temperatură și presiune în care poate exista această fază reprezintă un obstacol formidabil în calea sintezei experimentale. Fizicianul Ivan Olyenik de la Universitatea din Florida de Sud a explicat: „Am prezis că faza BC8 post-diamantă va fi accesibilă experimental doar într-o regiune îngustă de înaltă presiune și temperatură înaltă a diagramei de fază a carbonului”.
Vezi și: Care sunt cele mai mari diamante din lume. Câți bani costă cel mai scump
Eforturile de a reproduce aceste condiții extreme în medii de laborator au eșuat până acum, evidențiind complexitatea recreării proceselor naturale care dau naștere unor astfel de structuri. Cu toate acestea, perspectiva tentantă a unui material care depășește diamantul ca duritate subliniază potențialul nemărginit al cercetării și explorării științifice. Pe măsură ce cercetătorii continuă să dezvăluie misterele științei materialelor, căutarea unor substanțe din ce în ce mai puternice și mai rezistente promite să redefinească limitele realizărilor umane.
