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Materiais Avançados

Diamantes grandes e límpidos são criados sob baixa pressão

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/11/2008

Diamantes grandes e límpidos são criados sob baixa pressão

[Imagem: Carnegie Institution for Science]

Praticamente qualquer receita pode dar errado. Na cozinha há algumas vantagens - se um bolo der errado, você não terá o bolo que esperava, mas ainda terá um bolo. Na fabricação de diamantes, contudo, em vez de um diamante, você pode acabar com um pedaço de carvão na mão mesmo se não deixar a receita tempo demais no forno.

Diamante e grafite

Isso acontece porque o diamante e o grafite - uma espécie de carvão e o mesmo material utilizado nas pontas dos lápis - são feitos exatamente de um mesmo e único ingrediente, o carbono. O que varia é a sua estrutura, a forma como os átomos de carbono se organizam. Num caso, você tem um diamante que poderá valer uma pequena fortuna, noutro você tem um pedaço de carvão que se esfarelará em sua mão.

E as propriedades que tornam o diamante tão precioso - dureza, claridade óptica, resistência a compostos químicos, radiação e campos elétricos - são as mesmas que tornam tão difícil trabalhar com ele. Para evitar a grafitização, por exemplo, a fabricação de diamantes industriais requer pressões 60.000 vezes maiores do que a pressão atmosférica.

Gema de Colombo

Essas pressões descomunais são difíceis de serem geradas, o que encarece o processo de fabricação dos diamantes sintéticos e impede o crescimento simultâneo de grandes cristais ou de grandes lotes de pedras.

Agora, um grupo de pesquisadores da Instituição Carnegie, nos Estados Unidos, acredita ter descoberto a gema de Colombo - eles fabricaram cristais de diamantes sintéticos em baixa pressão usando uma adaptação de uma técnica largamente conhecida nos laboratórios de física: a deposição química por vapor, ou CVD, na sigla em inglês (chemical vapor deposition).

Diamantes sintéticos

Os diamantes sintéticos resultantes têm poucos defeitos em comparação com aqueles produzidos pela técnica de alta pressão, podem ter sua composição controlada precisamente e crescem muito rapidamente, abrindo o caminho para uma nova indústria de diamantes sintéticos de alta qualidade e baixo custo.

Com a nova técnica, os diamantes crescem em uma pressão abaixo da pressão atmosférica, em um plasma de microondas com uma temperatura de 2.000º C. Os cristais resultantes são incolores ou rosa. Se o processo for acelerado eles se tornam amarelados e até cinzas. Apesar da ausência da pressão de estabilização, a grafitização foi mínima.

A descoberta não foi feita por acaso. O grupo vem trabalhando no aprimoramento do crescimento de diamantes sintéticos pela técnica CVD há vários anos. No artigo agora publicado na Pnas eles relatam os melhores resultados já alcançados, com a produção de diamantes com composição controlada com alta precisão.

Diamantes para eletrônica e computadores quânticos

"É fantástico ver diamantes CVD cinzas transformados por este método barato em cristais límpidos e rosados," diz o pesquisador Chih-shiue Yan. "Nosso trabalho também poderá ajudar a indústria de gemas a distinguir diamantes naturais de sintéticos." Essa última alternativa se tornou possível graças ao estudo que os cientistas fizeram para descobrir porque seus diamantes sintéticos variam de cor.

Os novos diamantes sintéticos de alta qualidade, que podem ser crescidos em virtualmente qualquer tamanho, terão um grande número de aplicações em ciência e tecnologia, incluindo componentes eletrônicos, aplicações ópticas e até mesmo nas pesquisas com os computadores quânticos (veja Diamante tem qubits para computador quântico a temperatura ambiente).







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