Desde hace más de 200 años el diamante ha estado en la cumbre de la escala de Mohs, la escala que mide la dureza de los minerales. Los diamantes son más que una piedra brillante, son el epítome de la dureza. Ahora puede que contemos con un mineral aún más duro, aunque por el momento, tan solo en la teoría.
Superdiamante. Un equipo internacional de investigadores ha simulado, a través de un ordenador, la existencia de un material hasta un 30% más resistente a la compresión que el diamante. Aunque se trate de una simulación, este trabajo teórico puede abrirnos la vía de un material nunca antes visto en la Tierra.
BC8. La dureza del diamante se debe a su estructura, en la cual sus átomos se reparten de forma tetraédrica. Esto quiere decir que cada átomo de carbono se enlaza con los cuatro átomos más próximos a él, lo que a su vez implica que el átomo está en la configuración óptima dada su valencia. Una configuración óptima que comparte con otros elementos como el silicio o el germanio.
La simulación indica que existe una fase, denominada de ocho-átomos centrada en el cuerpo, o BC8 (eight-atom body-centered cubic phase). Esta fase mantiene la estructura tetraédrica, pero introduce un cambio: cubrir los huecos que se forman cuando el carbono se convierte en diamante.
Simulaciones, por ahora. Aunque esta fase nunca haya sido observada directamente en un diamante, las condiciones que la permiten sí pueden darse en la Tierra en otros dos minerales: el silicio y el germanio.
A partir de las observaciones sobre estos minerales, y utilizando simulaciones de dinámica molecular en un superordenador, Frontier, el equipo pudo probar la estabilidad de esta estructura del carbono. Según explican, uno de los puntos clave del proceso estuvo en el uso de un modelo de aprendizaje automatizado capaz de describir las interacciones átomo a átomo con “precisión cuántica” y en un amplio rango de altas presiones y temperaturas.
Los detalles del trabajo fueron publicados en un artículo en la revista The Journal of Physical Chemistry Letters.
El camino al superdiamante. El estudio no solo ha servido para demostrar que esta forma del diamante (o del carbono) existe, sino que también puede darnos pistas clave sobre cómo sintetizar este mineral y dónde encontrarlo. Según las simulaciones, el “post-diamante BC8”, como también lo han llamado, sólo podría darse en una estrecha región del diagrama de fases del carbono.
Esto quiere decir que este superdiamante sólo podría darse con combinaciones muy precisas de temperatura y presión. Además, las simulaciones abarcan también el “sendero de compresión” que puede llevarnos a este nuevo mineral.
El equipo cree haber dado así con los motivos por los que las pruebas anteriores de crear un superdiamante en laboratorio habían resultado vanas.
Usos en el mundo real. Pero, ¿todo esto para qué? Los diamantes son muy útiles tanto por sus aplicaciones industriales como científicas. Estos minerales son utilizados para crear instrumentos cortantes que se mantienen afilados útiles en prospecciones geológicas y en laboratorios. Cabría esperar que estos superdiamantes puedan ser utilziados también en una amplia gama de contextos.
Su uso en joyería resulta, eso sí, menos probable. Pero quién sabe.
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Imagen | Mark Meamber/LLNL
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