Material mais duro que o diamante - o carbono Q

imagem de www.sciencealert.com

Se você imaginava que sabíamos tudo a respeito do carbono, pesquisadores descobriram uma nova fase desse elemento (novo alótropo), chamado carbono Q. Alótropos são substâncias simples formadas por um mesmo elemento, diferenciando-se pelo número de átomos (atomicidade) ou pela estrutura cristalina. Os dois alótropos de carbono mais conhecidos são a grafita e o diamante (acrescentemos os fulerenos, grafenos e os nanotubos de carbono). 

O carbono Q tem algumas características muito incomuns, que deixaram os cientistas atônitos - por exemplo, é mais duro do que o diamante e brilha quando exposto mesmo a níveis baixos de energia. É também ferromagnético, algo impensável no diamante e na grafita. O carbono Q pode ser um grande material promissor para o desenvolvimento de novas tecnologias de displays eletrônicos, dizem os cientistas.

Por ora, o que é mais interessante sobre o carbono Q é que ele pode reduzir em muito o custo e o esforço necessários para fazer diamantes artificiais. Hoje, gasta-se uma incrível quantidade de calor e pressão para produzir diamantes sintéticos, mas a nova técnica com o carbono Q funciona à temperatura e pressão ambientes.

Para a produção do carbono Q os cientistas começaram com um substrato como o vidro ou um polímero plástico, e, em seguida, o cobriram com carbono amorfo (que não tem uma estrutura cristalina bem definida).

Quando esse material é atingido com um pulso de laser de curta duração, a temperatura dispara para mais de 3.700oC; sob brusco resfriamento, forma-se uma fina película de carbono Q. Alterando-se a forma como os materiais precursosres são misturados e a duração do pulso de laser, pode-se alterar a rapidez com que o material esfria, o que significa que pode-se criar estruturas de diamante a partir do carbono Q.

"Podemos criar nanoagulhas de diamante ou microagulhas, nanopontos, ou filmes de diamante de grande área superficial,com aplicações no encapsulamento de fármacos, em processos industriais e criação de comutadores de alta temperatura e potência eletrónica. 

O diamante assim produzido tem uma estrutura cristalina única, tornando-o mais forte do que os materiais policristalinos atuais". Os cientistas usam, basicamente, um laser como os usados para a cirurgia a laser nos olhos. Então, o processo em si é relativamente barato, dizem os cientistas.

Mas a grande questão é: se o carbono Q é mais duro do que o diamante, por que não substituir o diamante com o novo alótropo? A resposta é simples: o carbono Q é ainda demasiado novo para que a sua utilidade seja efetivamente entendida.

S

egundo Narayan, chefe da equipe de cientstas, "Nós podemos fazer filmes de carbono Q e estamos entendendo as suas propriedades, mas ainda estamos nos estágios iniciais de entender como manipulá-lo". "Sabemos muito sobre diamantes. Nós ainda não sabemos como fazer nanopontos ou microagulhas de carbono Q. Isso é algo em que estamos trabalhando."

A descoberta foi publicada em dois jornais:
Journal of Applied Physics (http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/118/21/10.1063/1.4936595);

e APL Materials (http://scitation.aip.org/content/aip/journal/aplmater/3/10/10.1063/1.4932622)

A North Carolina State University, origem desta pesquisa, tem uma patente depositada sobre o carbono Q e a técnica de criação de diamante. Quem viver, verá.

Texto traduzido e adaptado a partir do original inglês publicado em Science Alert (http://www.sciencealert.com/a-brand-new-phase-of-solid-carbon-has-been-discovered) em 01 de dezembro de 2015

FONTE: Química Analítica Qualitativa Inorgânica UFRJ