Nanotecnologia

Nanodiamantes são produzidos em condição ambiente

Nanodiamantes são produzidos em condições ambiente
Um microplasma dissocia o vapor de etanol. À direita, os nanodiamantes em solução e vistos ao microscópio. [Imagem: Case Western Reserve University]

Nanodiamantes

Em vez de usar pressões descomunais e um calor escaldante para forjar diamantes, pesquisadores desenvolveram uma técnica que produz nanodiamantes sob pressão atmosférica e quase à temperatura ambiente.

Os nanodiamantes são gerados diretamente a partir de um gás, e formados em estado livre, sem precisar de uma superfície para crescer, e de onde depois precisam ser "destacados".

A descoberta é promissora para vários usos, incluindo o revestimento ultrafino com pó de diamante em motores e outros equipamentos, produzindo superfícies quase sem atrito.

Como são semicondutores, os nanodiamantes estão sendo pesquisados em vários usos na eletrônica, incluindo a fabricação de componentes eletrônicos flexíveis.

Além disso, os nanodiamantes já estão sendo testados para transportar medicamentos para tumores - como o diamante não é reconhecido como um invasor pelo sistema imunológico, ela não gera resistência, a principal razão pela qual a quimioterapia falha.

Fabricando nanodiamantes

"Não é um processo complexo: vapor de etanol a temperatura e pressão ambientes é convertido diretamente em diamante," conta Mohan Sankaran, da Universidade Case Western, nos Estados Unidos.

"Nós fazemos o gás fluir através de um plasma, adicionamos hidrogênio e obtemos nanopartículas de diamante," completa.

De fato, tudo parece muito simples, mas levou tempo para que os pesquisadores descobrissem as concentrações precisas de cada um dos elementos, assim como a pressão e a temperatura corretas.

Normalmente são necessárias altas pressões e altas temperaturas para converter grafite - outra forma de carbono - em diamante, ou fazer uma combinação de hidrogênio e um substrato quente para que os cristais de diamante cresçam.

Nanodiamantes são produzidos em condições ambiente
A nova técnica de fabricação promete acelerar os usos dos nanodiamantes, cujos usos possíveis são virtualmente inumeráveis devido às propriedades únicas dos diamantes. [Imagem: Ajay Kumar/Nature Communications]

"Mas, em nanoescala, a energia superficial torna o diamante mais estável do que grafite," explica Sankaran.

O resultado é que o gás na câmara se transforma rapidamente em um pó de diamante - cada nanodiamante mede cerca de 2 nanômetros.

Eles são tão pequenos que o grupo demonstrou que eles podem ser aplicados por aspersão (spray), como se fossem tinta.

Diamantes das estrelas

O processo produz três tipos de diamantes: mais ou menos metade deles são cúbicos, a mesma estrutura dos diamantes usados em joias, uma pequena porcentagem é uma forma que se acredita ter hidrogênio preso em seu interior, e o restante é lonsdaleíta, uma forma hexagonal encontrada na poeira interestelar, mas raramente encontrada na Terra.

Agora a equipe está trabalhando para levar o processo da escala de laboratório para a escala industrial.

"Eu acho que isso pode ser feito, e em velocidades muito elevadas e tudo muito barato. Em última instância, pode levar alguns anos para chegar lá, mas não há nenhuma razão teórica para que isso não possa ser feito," concluiu o pesquisador.

A nova técnica de fabricação promete acelerar os usos dos nanodiamantes, cujos usos possíveis são virtualmente inumeráveis devido às propriedades imbatíveis dos diamantes, que incluem maior velocidade de propagação do som e maior condutividade que qualquer outro material, além de serem duros, inertes e semicondutores.

Bibliografia:

Formation of nanodiamonds at near-ambient conditions via microplasma dissociation of ethanol vapour
Ajay Kumar, Pin Ann Lin, Albert Xue, Boyi Hao, Yoke Khin Yap, R. Mohan Sankaran
Nature Communications
Vol.: 4, Article number: 2618
DOI: 10.1038/ncomms3618




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