En noviembre de 2020, se public\u00f3 un art\u00edculo que informaba de la s\u00edntesis de a<\/s> diamante nanocristalino y lonsdaleita a temperatura ambiente, algo que hasta hoy se consideraba imposible de hacer. <\/p>\n\n\n\n
La s\u00edntesis se realiz\u00f3 a una presi\u00f3n de 80GPa a partir de un precursor de muestra de carbono no cristalino. Esto s\u00f3lo fue posible con altas presiones y tensiones de cizallamiento, ambas \"importantes para promover la formaci\u00f3n de fases, ya que puede ayudar a superar las barreras cin\u00e9ticas\", seg\u00fan el art\u00edculo.<\/a> <\/p>\n\n\n\n Los resultados del estudio radican en el uso de una t\u00e9cnica de microscop\u00eda electr\u00f3nica muy com\u00fan y bastante utilizada en Cristalograf\u00eda, que es el campo experimental que estudia la disposici\u00f3n de los \u00e1tomos en los s\u00f3lidos cristalinos, en el caso del presente art\u00edculo, el Diamante, y la Lonsdaleita.<\/p>\n\n\n\n El diamante, la peque\u00f1a (o no) y preciosa pieza de roca brillante, no es s\u00f3lo una joya costosa, sino tambi\u00e9n un material inmensamente importante debido a sus propiedades, que le permiten ser utilizado en entornos normales y extremos. <\/p>\n\n\n\n Algunas propiedades \u00fatiles son, la extrema dureza, la alta conductividad t\u00e9rmica y tambi\u00e9n podr\u00eda utilizarse en aplicaciones biom\u00e9dicas, entre otras. <\/p>\n\n\n\n La Lonsdaleita es un material similar al diamante con pocas diferencias en la estructura cristalina cuando se compara con el diamante, mientras que el estructura cristalina c\u00fabica<\/strong> con un carbono de enlace tetra\u00e9drico, la Lonsdaleita tiene un estructura cristalina hexagonal<\/strong>una forma menos com\u00fan de reordenaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n La mayor\u00eda de las investigaciones sobre la s\u00edntesis del diamante informan de la necesidad de dos formas de excitaci\u00f3n para superar la elevada barrera cin\u00e9tica de los cambios de fase del material. <\/p>\n\n\n\n Para sintetizar el diamante y la lonsdale\u00edta en el laboratorio se suelen emplear altas presiones y elevadas temperaturas.<\/p>\n\n\n\n Hoy en d\u00eda los cient\u00edficos disponen de un diagrama que muestra los estados f\u00edsicos de alg\u00fan material en funci\u00f3n de la temperatura y la presi\u00f3n llamado diagrama de fases. Muy famoso y <\/strong>herramienta gu\u00eda \u00fatil para que los cient\u00edficos sepan qu\u00e9 temperatura y presi\u00f3n son necesarias para alcanzar un estado espec\u00edfico, como s\u00f3lido, l\u00edquido o gaseoso. En los \u00e1tomos de carbono, el grafito y el diamante son dos ejemplos de estados s\u00f3lidos.<\/p>\n\n\n\n Si se mira el diagrama de carbono<\/a>En la actualidad, el estado de diamante podr\u00eda alcanzarse a temperatura ambiente por encima de la presi\u00f3n de 2GPa, pero en realidad hay que tener en cuenta otros factores, que pueden causar una gran diferencia en el resultado final. Uno de estos factores mencionados en el art\u00edculo es tensi\u00f3n de cizallamiento<\/strong>.<\/p>\n\n\n\n La tensi\u00f3n de cizallamiento se conoce como un proceso en el que capas paralelas se deslizan entre s\u00ed. Un ejemplo muy sencillo es cuando se juntan las manos y se empieza a deslizar una sobre otra -como cuando se siente fr\u00edo y se quiere calentar las manos-, este movimiento crea una tensi\u00f3n de cizallamiento en las manos o en el material que se utiliza. <\/p>\n\n\n\n El esfuerzo de cizallamiento puede promover el cambio de fase de los materiales. Sin tener en cuenta la temperatura, el esfuerzo de cizallamiento resulta ser un componente importante de c\u00f3mo \"el diamante puede formarse en una gama mucho m\u00e1s amplia de entornos, tanto terrestres como extraterrestres, de lo que se cre\u00eda\", pero se necesitan muchos m\u00e1s estudios para confirmar los efectos del esfuerzo de cizallamiento. La formaci\u00f3n de lonsdale\u00edta tambi\u00e9n se ha asociado a la tensi\u00f3n de cizallamiento. <\/p>\n\n\n\n Para tratar de producir diamante y lonsdaleita a temperatura ambiente, los cient\u00edficos sometieron muestras de carbono v\u00edtreo a una compresi\u00f3n de 80\u00d7109<\/sup>Pa - eso es mucha presi\u00f3n, mucho, mucho m\u00e1s que la presi\u00f3n que sent\u00edas al someterte a un examen normal en la universidad. <\/p>\n\n\n\n Esta cifra equivale a una presi\u00f3n de casi 800 mil atm\u00f3sferas -vivimos bajo una sola atm\u00f3sfera-.<\/p>\n\n\n\n Los cient\u00edficos analizaron los resultados de la muestra mediante tres tipos diferentes de t\u00e9cnicas de microscop\u00eda electr\u00f3nica. Espectroscopia Raman, difracci\u00f3n de rayos X y TEM (microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n). Veamos cada una de ellas.<\/p>\n\n\n\n El Espectroscopia Raman<\/strong> es una t\u00e9cnica que proporciona una huella estructural de un material espec\u00edfico utilizando la modos vibratorios de las mol\u00e9culas<\/a>. <\/p>\n\n\n\n El material de la muestra interact\u00faa con una luz monocrom\u00e1tica -generalmente un l\u00e1ser- absorbiendo y emitiendo fotones de forma inel\u00e1stica, es decir, la vibraci\u00f3n molecular de la muestra absorbe un n\u00famero de fotones, la cantidad absorbida es diferente de la emitida. <\/p>\n\n\n\n Esta diferencia se detecta y el resultado final permite a los cient\u00edficos obtener informaci\u00f3n estructural de la muestra.<\/p>\n\n\n\n La difracci\u00f3n de rayos X<\/strong> implica el uso de un haz de electrones en lugar de luz monocrom\u00e1tica. En virtud de los patrones de disposici\u00f3n de los \u00e1tomos de la estructura cristalina, cuando el haz de rayos X llega a la muestra, se difracta en muchos \u00e1ngulos y direcciones diferentes. <\/p>\n\n\n\n Los cient\u00edficos pueden medir estos \u00e1ngulos e intensidades del haz difractado transformando los datos en una imagen tridimensional con las posiciones de los \u00e1tomos en el cristal.<\/p>\n\n\n\n El TEM, microscop\u00eda electr\u00f3nica de transmisi\u00f3n<\/strong> es una t\u00e9cnica de microscop\u00eda que utiliza un haz de electrones en lugar de luz, as\u00ed como la difracci\u00f3n de rayos X. <\/p>\n\n\n\n La muestra se expone al haz, que la atraviesa produciendo una imagen con ayuda de un detector de fluorescencia. <\/p>\n\n\n\n Esta t\u00e9cnica requiere una preparaci\u00f3n de la muestra en una rejilla y est\u00e1 etiquetada como una t\u00e9cnica evasiva debido a la p\u00e9rdida de la muestra, que se destruye durante el an\u00e1lisis.<\/p>\n\n\n\n Tras el intento de producir un diamante, los investigadores descubrieron mediante Raman que las muestras estaban formadas \u00fanicamente por material graf\u00edtico. <\/p>\n\n\n\n Sin embargo, los patrones de difracci\u00f3n de rayos X mostraron un resultado diferente, demostrando la presencia de lonsdaleita (12%), diamante (3%) y grafito (85%). <\/p>\n\n\n\n Estos resultados divergentes se explican por las diferencias de cada t\u00e9cnica. El Raman es capaz de analizar s\u00f3lo la superficie de los materiales, mientras que la difracci\u00f3n de rayos X puede recorrer todo el espesor de la muestra.<\/p>\n\n\n\n En general, este resultado demuestra que la formaci\u00f3n de materiales duros como el diamante es resultado no s\u00f3lo de la presi\u00f3n y la temperatura. <\/p>\n\n\n\n Y otros factores pueden inducir la formaci\u00f3n de material, como la tensi\u00f3n de cizallamiento o factores que la ciencia a\u00fan no conoce. <\/p>\n\n\n\n Tal vez en el futuro, cuando esta t\u00e9cnica de compresi\u00f3n se haya consolidado mejor, abaratando la producci\u00f3n de diamantes, la ciencia podr\u00e1 aprovechar al m\u00e1ximo el material. <\/p>\n\n\n\n _____<\/p>\n\n\n\n \u00bfEs usted ya un Mind the Graph <\/a>\u00bfusuario? Si no lo hace, puede empezar ahora mismo<\/a>\u00a1! 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