Descubren la forma de crear un cristal más duro que el diamante

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Científicos han usado el supercomputador Frontier para simular un cristal de increíble dureza.

Todos los intentos anteriores de fabricar el conocido como “súper diamante” BC8 en el laboratorio, han fracasado.

Ahora, con la ayuda del supercomputador Frontier, investigadores esperan poder ver materializado este elusivo pero interesante diamante.

Frontier, es un supercomputador estadounidense que ha traspasado los límites de lo que pueden hacer las máquinas.

Desarrollado por un equipo de expertos del Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) en Tennessee, es el resultado de una asociación entre el Departamento de Energía de EE. UU. y gigantes tecnológicos como Hewlett Packard Enterprise (HPE) y Advanced Micro Devices (AMD).

Su destreza es brutal. Es una maravilla de la ingeniería que se utiliza para la modelización climática, la investigación farmacéutica, la inteligencia artificial o la física.

Sabemos que el diamante es el material natural más fuerte que conocemos. Bajo intenso calor y presión bajo la superficie de la Tierra, un átomo de carbono se une con cuatro átomos más, formando diamantes.

Una colaboración entre investigadores de la Universidad del Sur de Florida (USF) y el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) ha utilizado el supercomputador a exaescala Frontier para simular la creación de una cúbica centrada en el cuerpo (BC8) de ocho átomos, una fase cristalina de carbono alta presión, una forma ultradensa de carbono, que se estima que es más fuerte que el diamante.

“La fase BC8 del carbono en condiciones ambientales sería un nuevo material súper duro que probablemente sería más resistente que el diamante“, explicó Ivan Oleynik, profesor de física de la Universidad del Sur de Florida (USF) y autor principal del estudio.

“A pesar de numerosos esfuerzos para sintetizar esta esquiva fase cristalina de carbono, incluidas campañas anteriores del Centro Nacional de Ignición (NIF), aún no se ha observado“, dijo Marius Millot, quien también participó en la investigación. “Pero creemos que puede existir en exoplanetas ricos en carbono”.

Los científicos conocen el BC8 desde hace décadas, pero nunca han observado la estructura atómica.

Sin embargo, las simulaciones informáticas apuntan a una forma viable por la que podría formarse el BC8.

Este descubrimiento podría cambiar las reglas del juego para una gran variedad de industrias.

BC8 sería un 30% más resistente a la compresión que los diamantes, según el estudio.

Pero la nueva simulación revela que el material sólo puede fabricarse en un rango estrecho de presiones y temperaturas, lo que podría hacer posible esa síntesis en el futuro.

Los investigadores creen que algunos exoplanetas podrían ser muy ricos en carbono y las presiones en el centro de mundos como estos podrían fácilmente ser suficientes para satisfacer las necesidades de presión y temperatura para que se formaran.

“Las condiciones extremas que prevalecen dentro de estos exoplanetas ricos en carbono pueden dar lugar a formas estructurales de carbono como el diamante y el BC8“, dijo en un comunicado de prensa el profesor Ivan Oleynik de la Universidad del Sur de Florida.

“Por lo tanto, una comprensión profunda de las propiedades de la fase de carbono BC8 se vuelve fundamental para el desarrollo de modelos interiores precisos de estos exoplanetas”.

La estructura BC8 mantiene esta forma tetraédrica típica del diamante, pero lo hace sin el patrón de división que se encuentra en los diamantes.

Por lo tanto, se espera que BC8 sea más fuerte que los diamantes en condiciones ambientales.

Los resultados de la simulación aportan interesantes respuestas sobre por qué los intentos anteriores de sintetizar BC8 habían fracasado y también cómo se podría crear el cristal en el laboratorio, algo que seguro será el siguiente paso.

De hecho, los investigadores están haciendo nuevos intentos de sintetizar el material en la Instalación Nacional de Ignición de LLNL, lo que implica colisionar diamantes dos veces a más de 72.000 km/h y luego comprimirlos bajo enormes presiones.

A pesar del enorme costo que implicaría fabricar algo como esto, esa dureza extra del nuevo material podría resultar invaluable en la sociedad actual.

Fuente: AIP