na natureza, os diamantes formam-se profundamente na terra ao longo de bilhões de anos. Este processo requer ambientes com pressão excepcionalmente alta e temperaturas superiores a 1000℃.a nossa equipa internacional criou dois tipos diferentes de diamantes à temperatura ambiente — e em questão de minutos. É a primeira vez que diamantes são produzidos com sucesso num laboratório sem adição de calor.as nossas conclusões são publicadas na revista Small.há mais de uma forma de diamante os átomos de carbono podem ligar-se de várias formas para formar diferentes materiais, incluindo grafite Negra macia e diamante transparente.
Existem muitas formas bem conhecidas de carbono com ligação Tipo grafite, incluindo o grafeno, o material mais fino já medido. Mas sabias que também há mais de um tipo de material à base de carbono com ligações tipo diamante? em um diamante normal, átomos são dispostos em uma estrutura cristalina cúbica. No entanto, também é possível organizar estes átomos de carbono para que tenham uma estrutura cristalina hexagonal.
Esta forma diferente de diamante é chamada de Lonsdaleite, nomeada em homenagem a cristalógrafa irlandesa e Fellow da Royal Society Kathleen Lonsdale, que estudou a estrutura do carbono usando raios-X.
há muito interesse na Lonsdaleite, uma vez que se prevê ser 58% mais difícil do que o diamante regular — que já é considerado o material natural mais duro da Terra.foi descoberto pela primeira vez na natureza, no local da cratera do meteorito Canyon Diablo, no Arizona. Desde então, pequenas quantidades da substância foram sintetizadas em laboratórios por aquecimento e compressão de grafite, usando uma prensa de alta pressão ou explosivos.a nossa pesquisa mostra que tanto a Lonsdaleite como o Diamante regular podem ser formados à temperatura ambiente num laboratório, apenas aplicando altas pressões.
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A muitas maneiras de fazer um diamante
os Diamantes foram sintetizadas em laboratórios, pois desde 1954. Em seguida, Tracy Hall da General Electric criou-os usando um processo que imitou as condições naturais dentro da crosta da Terra, adicionando catalisadores metálicos para acelerar o processo de crescimento.
O resultado foi diamantes de alta pressão, de alta temperatura semelhantes aos encontrados na natureza, mas muitas vezes menores e menos perfeitos. Estes ainda são fabricados hoje, principalmente para aplicações industriais. o outro principal método de fabricação de diamantes é através de um processo químico-gasoso que usa um pequeno diamante como uma “semente” para cultivar diamantes maiores. Temperaturas de cerca de 800℃ são necessárias. Enquanto o crescimento é bastante lento, estes diamantes podem ser cultivados grandes e relativamente livre de defeitos.a natureza forneceu pistas de outras formas de formar o diamante, incluindo durante o violento impacto dos meteoritos na terra, bem como em processos como colisões de asteroides de alta velocidade em nosso sistema solar-criando o que chamamos de “diamantes extraterrestres”.cientistas têm tentado entender exatamente como o impacto ou diamantes extraterrestres se formam. Há algumas evidências de que, além de altas temperaturas e pressões, forças de deslizamento (também conhecidas como forças de cisalhamento) poderiam desempenhar um papel importante no desencadeamento de sua formação.
um objeto que está sendo impactado por forças cisalhadoras é empurrado em uma direção no topo e na direção oposta na parte inferior. um exemplo seria empurrar um baralho de cartas para a esquerda no topo e para a direita no fundo. Isso forçaria o baralho a deslizar e as cartas a se espalhar. Assim, as forças de cisalhamento também são chamadas de “forças de deslizamento”. para o nosso trabalho, concebemos um experimento no qual um pequeno pedaço de carbono Tipo grafite foi submetido a forças transversais extremas e altas pressões, para incentivar a formação de diamante.ao contrário da maioria dos trabalhos anteriores nesta frente, nenhum aquecimento adicional foi aplicado à amostra de carbono durante a compressão. Usando microscopia eletrônica avançada-uma técnica usada para capturar imagens de alta resolução-a amostra resultante foi encontrada para conter tanto Diamante regular e Lonsdaleite. neste arranjo nunca antes visto, um fino ” Rio “de diamante (cerca de 200 vezes menor que um cabelo humano) foi cercado por um” mar ” de Lonsdaleite.
o arranjo da estrutura é uma reminiscência de” cisalhamento ” observado em outros materiais, onde uma área estreita experimenta intensa, tensão localizada. Isto sugere que as forças de cisalhamento foram a chave para a formação destes diamantes à temperatura ambiente. a capacidade de fazer diamantes à temperatura ambiente, em questão de minutos, abre inúmeras possibilidades de fabrico. especificamente, tornar a Lonsdaleite” mais dura que o diamante” desta forma é uma notícia emocionante para indústrias onde são necessários materiais extremamente duros. Por exemplo, o diamante é usado para revestir Bits de perfuração e lâminas para prolongar a vida útil destas ferramentas. o próximo desafio para nós é diminuir a pressão necessária para formar os diamantes. em nossa pesquisa, a menor pressão à temperatura ambiente onde os diamantes se formaram foi de 80 gigapascais. Isto é o equivalente a 640 elefantes africanos na ponta de um sapato de ballet! se o diamante e a Lonsdaleite pudessem ser feitos a pressões mais baixas, poderíamos fazer mais, mais rápido e mais barato.leia mais: a nossa capacidade de fabricar minerais pode transformar o mercado de gemas, as indústrias médicas e até mesmo ajudar a sugar o carbono do ar.
