É a primeira vez que se observa uma estrutura híbrida de carbono, mesclando uma bem ordenada fase cristalina com aglomerados amorfos. [Imagem: Li Wang et al./Science]
Amorfo e cristalino
O quebradiço carvão, o escorregadio grafite e o valioso diamante são todos formados por carbono.
A diferença entre eles está na estrutura cristalina - o arranjo preciso dos átomos de carbono no diamante, por exemplo, faz dele o material natural mais duro que se conhece.
Agora, contudo, cientistas descobriram uma nova forma de carbono ainda mais dura do que o diamante.
Ao ser sintetizada, a nova substância riscou o diamante da bigorna usada no experimento.
Depois de estudar o material, Lin Wang e seus colegas da Instituição Carnegie, nos Estados Unidos, concluíram que ele é formado por uma mistura de fases cristalina e amorfa.
O novo material tem um variado campo potencial de aplicações, nas áreas de mecânica, eletrônica e eletroquímica.
Carbono híbrido
Esta é a primeira vez que se observa uma estrutura híbrida de carbono, mesclando uma bem ordenada fase cristalina com aglomerados amorfos, quando os átomos não seguem um padrão regular.
Os cientistas começaram o experimento com o carbono-60, também conhecido como buckball, uma estrutura oca formada por 60 átomos de carbono.
Os espaços entre essas nanobolas de carbono foram preenchidos com um solvente orgânico chamado xileno.
O cristal de diamante puro, usado para pressionar a amostra, foi riscado por ela. [Imagem: Li Wang et al./Science]
A mistura foi colocada em uma bigorna de diamante, um dispositivo usado para submeter amostras a pressões muito grandes.
Conforme a pressão foi aumentando, as esferas de carbono-60 começaram a colapsar, criando aglomerados amorfos de carbono.
Contudo, como esses novos aglomerados amorfos continuaram ocupando o lugar em que estavam originalmente, criou-se uma rede cristalina cujos elementos constituintes são blocos amorfos.
Carbono superduro
O novo carbono superduro forma-se a uma pressão equivalente a 320.000 vezes a pressão atmosférica normal.
A boa notícia é que ele permanece estável depois que a pressão é retirada, abrindo o caminho para sua utilização prática.
Os cientistas verificaram que a retirada do xileno impede a formação do carbono superduro. Com base nisso, eles agora querem testar outros solventes, na esperança de encontrar novos tipos de materiais, eventualmente com características diferentes.
Bibliografia:
Long-Range Ordered Carbon Clusters: A Crystalline Material with Amorphous Building Blocks
Lin Wang, Bingbing Liu, Hui Li, Wenge Yang, Yang Ding, Stanislav V. Sinogeikin, Yue Meng, Zhenxian Liu, Xiao Cheng Zeng, Wendy L. Mao
Science
Vol.: 337 no. 6096 pp. 825-828. DOI: 10.1126/science.1220522
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