Un descubrimiento que abre una nueva vía de investigación y podría cambiar muchas cosas en la ciencia de los materiales.
Investigadores chinos acaban de desarrollar un nuevo tipo de material vítreo similar al vidrio, pero a base de carbono, tan fuerte que es capaz de rayar diamantes. Esto podría cambiar muchas cosas en la ciencia de los materiales; porque en esta disciplina los diamantes tienen un lugar especial. Es famoso por sus propiedades, especialmente por su dureza excepcional. Tradicionalmente, para medir esta dureza, basta con intentar rayar un primer material con un segundo; el más duro de los dos rayará al más suave, pero lo contrario será difícil. Y, como era de esperar, el diamante está (casi) en la parte superior de esta escala; es capaz de rayar casi cualquier material conocido, pero es casi imposible dañarlo. Por tanto, sirve como punto de referencia para medir la dureza de muchos otros materiales.
Esta particularidad proviene directamente de su estructura atómica. De hecho, un diamante puro está compuesto en su totalidad por átomos de carbono, cada uno de los cuales es capaz de formar cuatro enlaces con sus vecinos. Dentro de estas piedras preciosas, los átomos se disponen en una estructura cristalina, es decir, repetitiva y ordenada, donde cada uno puede formar tantos enlaces como sea posible; por lo tanto, se aferran firmemente a sus vecinos, lo que le da a la estructura una resistencia excepcional.
Lo mejor de ambos mundos
Por otro lado, para ciertos materiales como el vidrio, hablamos de sólidos. amorfo-, la situación es muy diferente. Los átomos están dispuestos allí en un completo desorden, lo que hace que el conjunto sea frágil. Pero tienen otras propiedades interesantes, en particular en términos de conductividad óptica y electrónica. Entonces, los investigadores se preguntaron si no había una manera de aprovechar al máximo estas dos estructuras, produciendo un material tan estructurado y fuerte como el diamante, pero con propiedades amorfas.
Para ello, investigadores de la Universidad de Yashan han cooperado con investigadores suecos, estadounidenses, alemanes y rusos; juntos se fueron «Buckyballs”, Pequeños balones de fútbol de 60 átomos de carbono. Los sometieron a condiciones infernales de presión y temperatura; al hacerlo, obligaron a los átomos de carbono a ocupar el menor espacio posible, acercándose así a la estructura de un diamante, pero sin adoptar las propiedades de un diamante. real cristal.
¿El primero de una larga serie?
Estas pruebas produjeron varios materiales amorfos a base de carbono, que uno podría describir vulgarmente como «vidrio de carbono». Y fue uno de ellos, denominado AM-III, el que sorprendió a los investigadores. AM-III tiene la particularidad de exhibir propiedades semiconductoras, al mismo tiempo que puede rayar el diamante durante una prueba de dureza Vickers. En esta escala, este nuevo material alcanzó una puntuación de dureza entre 110 y 116 gigapascales. En comparación, un diamante sintético de excelente calidad, sin las impurezas de un diamante natural, alcanzaría una puntuación de 111.
Se podría imaginar entonces que AM-III serviría de base para nuevos materiales, ultrarresistentes, pero con propiedades semiconductoras. Sin embargo, las aplicaciones concretas de tal tecnología aún no están muy claras; bien podría decirlo de inmediato, No es mañana que podrá reemplazar el vidrio de su teléfono inteligente con vidrio de carbono. Pero el principal interés de este trabajo radica sobre todo en la prueba de concepto que aportan. Este estudio sin duda ha atraído la atención de otros ingenieros de la ciencia de los materiales, que pueden inspirarse en él para desarrollar nuevos materiales amorfos sobre los que experimentar. Porque en muchos sentidos, AM-III era solo un borrador; El protocolo experimental ciertamente podría mejorarse y luego diversificarse para explorar todas las extrañas propiedades de estos materiales.
El texto del estudio está disponible aquí.
