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Materiais Avançados

Novas formas de carbono podem ser mais duras que diamante

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/09/2019

Novas formas de carbono podem ser mais duras que diamante
Dentre as 43 estruturas de carbono superduras previstas, estas são algumas das mais promissoras. As gaiolas coloridas em azul estão estruturalmente relacionadas ao diamante, e as gaiolas coloridas em amarelo e verde estão estruturalmente relacionadas à lonsdaleíta.
[Imagem: Patrick Avery et al. - 10.1038/s41524-019-0226-8]

Mais duro que diamante

O carbono, o elemento no qual se baseia toda a vida na Terra, parece ter mais segredos do que se imaginava.

É certo que os cientistas têm descoberto uma série de "novas formas de carbono" nos anos recentes, mas agora foram reveladas nada menos do que 43 estruturas de carbono até então desconhecidas.

Usando técnicas computacionais, Patrick Avery e seus colegas da Universidade de Buffalo, nos EUA, estavam procurando por materiais superduros, adequados para uso em revestimentos antirrisco, brocas de perfuração e abrasivos.

"Os diamantes são atualmente o material mais duro disponível comercialmente, mas eles são muito caros. Nós queríamos encontrar algo mais duro do que um diamante. Se você encontrar outros materiais duros, potencialmente poderá torná-los mais baratos. Eles também podem ter propriedades úteis que os diamantes não possuem. Talvez eles interajam de maneira diferente com calor ou eletricidade, por exemplo," disse a professora Eva Zurek, coordenadora da equipe.

Carbono superduro

Os 43 tipos de carbono revelados pela análise - são 43 formas novas de organização dos átomos de carbono em estruturas cristalinas - dão a pinta de serem superduros e, mais importante, de serem estáveis em condições ambiente.

Uma substância é tipicamente catalogada como superdura quando apresenta um valor de dureza superior a 40 gigapascais, medido através de um experimento chamado teste de dureza Vickers.

As previsões são de que todas as 43 novas estruturas de carbono atinjam esse limite. Estima-se que três excedam ligeiramente a dureza Vickers dos diamantes, embora isso tenha que ser confirmado nos experimentos porque os cálculos têm uma margem de erro.

As três estruturas mais duras que o diamante contêm fragmentos de diamante e de lonsdaleíta, também chamada de diamante hexagonal, em suas estruturas cristalinas.

Com a estrutura cristalina prevista, os cientistas dos materiais poderão agora se dedicar a sintetizar cada uma delas, para confirmar suas propriedades.

Bibliografia:

Artigo: Predicting superhard materials via a machine learning informed evolutionary structure search
Autores: Patrick Avery, Xiaoyu Wang, Corey Oses, Eric Gossett, Davide M. Proserpio, Cormac Toher, Stefano Curtarolo, Eva Zurek
Revista: Npj Computational Materials
Vol.: 5, Article number: 89
DOI: 10.1038/s41524-019-0226-8






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