Parece alquimia: pegue um monte de pa³ branco, aperte-o em uma ca¢mara de pressão cravejada de diamantes e depois sopre com um laser. Abra a ca¢mara e encontre uma nova mancha microsca³pica de diamante puro dentro.

Um novo estudo da Universidade de Stanford e do SLAC National Accelerator Laboratory revela como, com o ajuste cuidadoso do calor e da pressão, essa receita pode produzir diamantes a partir de um tipo de molanãcula de hidrogaªnio e carbono encontrada no petra³leo e no gás natural.

"O que éempolgante neste artigo émostrar uma maneira de enganar a termodina¢mica do que normalmente énecessa¡rio para a formação de diamante", disse o gea³logo de Stanford Rodney Ewing , co-autor do artigo, publicado em 21 de fevereiro na revista Science Advances.

Os cientistas sintetizam diamantes de outros materiais hámais de 60 anos, mas a transformação normalmente requer quantidades excessivas de energia, tempo ou a adição de um catalisador - geralmente um metal - que tende a diminuir a qualidade do produto final. "Quera­amos ver apenas um sistema limpo, no qual uma única substância se transforma em diamante puro - sem catalisador", disse o principal autor do estudo, Sulgiye Park, pesquisador de pa³s-doutorado na Escola de Ciências da Terra, Energia e Ciências Ambientais de Stanford (Stanford). Terra).

Compreender os mecanismos para essa transformação seráimportante para aplicações além das ja³ias. As propriedades físicas do diamante - dureza extrema, transparaªncia a³tica, estabilidade química, alta condutividade tanãrmica - o tornam um material valioso para medicina, indaºstria, tecnologias de computação qua¢ntica e detecção biológica.

"Se vocêpode produzir pequenas quantidades desse diamante puro, podera¡ utiliza¡-lo de maneira controlada para aplicações especa­ficas", disse o autor saªnior do estudo Yu Lin, cientista da equipe do Instituto Stanford de Ciências de Materiais e Energia (SIMES) no SLAC Laborata³rio Nacional de Aceleração.

Os diamantes naturais cristalizam a partir do carbono centenas de quila´metros abaixo dasuperfÍcie da Terra, onde as temperaturas atingem milhares de graus Fahrenheit. A maioria dos diamantes naturais desenterrados atéhoje disparou para cima em erupções vulcânica s milhões de anos atrás, carregando minerais antigos do interior da Terra com eles.

Como resultado, os diamantes podem fornecer informações sobre as condições e materiais que existem no interior do planeta. "Os diamantes são recipientes para trazer de volta amostras das partes mais profundas da Terra", disse a física mineral de Stanford Wendy Mao , que lidera o laboratório onde Park realizou a maioria das experiências do estudo.

Para sintetizar diamantes, a equipe de pesquisa começou com três tipos de pa³ refinado de navios-tanque cheios de petra³leo. "a‰ uma quantia pequena", disse Mao. "Usamos uma agulha para pegar um pouco e coloca¡-la sob um microsca³pio para nossos experimentos".

Aprimeira vista, os pa³s inodoro e levemente pegajoso lembram sal de rocha. Mas um olho treinado olhando atravanãs de um poderoso microsca³pio pode distinguir a¡tomos dispostos no mesmo padrãoespacial que os a¡tomos que compõem o cristal de diamante. a‰ como se a intricada trelia§a de diamante tivesse sido cortada em unidades menores compostas por uma, duas ou três gaiolas.

Ao contra¡rio do diamante, que écarbono puro, os pa³s - conhecidos como diamondoides - também contem hidrogaªnio. “Comea§ando com esses blocos de construção”, disse Mao, “vocêpode fabricar diamantes de maneira mais rápida e fa¡cil e também pode aprender sobre o processo de uma maneira mais completa e ponderada do que se apenas imitasse a alta pressão e a alta temperatura encontradas no parte da Terra onde o diamante se forma naturalmente. "

Os pesquisadores carregaram as amostras de diamona³ides em uma ca¢mara de pressão do tamanho de uma ameixa chamada canãlula bigorna de diamante, que pressiona o pa³ entre dois diamantes polidos. Com apenas um simples giro manual de um parafuso, o dispositivo pode criar o tipo de pressão que vocêpode encontrar no centro da Terra.

Em seguida, aqueceram as amostras com um laser, examinaram os resultados com uma bateria de testes e executaram modelos de computador para ajudar a explicar como a transformação se desenrolara. "Uma pergunta fundamental que tentamos responder ése a estrutura ou o número de gaiolas afeta como os diamondoides se transformam em diamante", disse Lin. Eles descobriram que o diamondoide de três gaiolas, chamado triamantano, pode se reorganizar em diamante com surpreendentemente pouca energia.

Em 900 Kelvin - que éaproximadamente 1160 graus Fahrenheit, ou a temperatura de lava em brasa - e 20 gigapascals, uma pressão centenas de milhares de vezes maior que a atmosfera da Terra, os a¡tomos de carbono do triamantano se alinham e seu hidrogaªnio se dispersa ou desaparece.

A transformação se desenrola nas frações mais finas de um segundo. Tambanãm édireto: os a¡tomos não passam por outra forma de carbono, como a grafite, no caminho da produção de diamantes.

O tamanho minaºsculo da amostra dentro de uma canãlula de bigorna de diamante torna essa abordagem impratica¡vel para sintetizar muito mais do que aspartículas de diamante que a equipe de Stanford produziu no laboratório, disse Mao. "Mas agora sabemos um pouco mais sobre as chaves para fazer diamantes puros."