Por primera vez hay pruebas contundentes de que los diamantes hexagonales hechos por humanos son más robustos que los diamantes cúbicos que se encuentran en la naturaleza y se usan en joyería.
Llamados así por su estructura cristalina de seis lados, se han encontrado diamantes hexagonales en algunos sitios de impacto de meteoritos, y otros se han hecho brevemente en laboratorios, pero estos eran demasiado pequeños o tenían una existencia demasiado corta para ser medidos.
Ahora, los científicos del Instituto de Física del Choque de la Universidad Estatal de Washington crearon diamantes hexagonales lo suficientemente grandes como para medir su rigidez utilizando ondas sonoras. Sus hallazgos se detallan en un artículo reciente en Physical Review B.
«El diamante es un material muy singular», dice Yogendra Gupta, director del Instituto de Física del Choque y autor correspondiente del estudio. «No solo es el más fuerte, tiene hermosas propiedades ópticas y una conductividad térmica muy alta. Ahora hemos creado la forma hexagonal del diamante, producido mediante experimentos de compresión por impacto, que es significativamente más rígido y resistente que los diamantes de gemas normales».
Los investigadores siempre han querido crear un material más fuerte que los diamantes naturales, que podría tener una variedad de usos en la industria. Si bien muchos teorizaron que los diamantes hexagonales serían más fuertes, el estudio de WSU proporciona la primera evidencia experimental de que lo son.
El autor principal Travis Volz, ahora investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, centró su trabajo de tesis en WSU en la creación de diamantes hexagonales a partir de grafito. Para este estudio, Volz y Gupta utilizaron pólvora y gas comprimido para impulsar pequeños discos de grafito del tamaño de una moneda de diez centavos a una velocidad de alrededor de 22.000 kilómetros por hora sobre un material transparente. El impacto produjo ondas de choque en los discos que muy rápidamente los transformaron en diamantes hexagonales.
Inmediatamente después del impacto, los investigadores produjeron una pequeña onda de sonido y utilizaron láseres para medir su movimiento a través del diamante. El sonido se mueve más rápido a través de material más rígido. Anteriormente, el sonido se movía más rápido a través del diamante cúbico; en los diamantes hexagonales creados en laboratorio, se movía más rápido.
Cada proceso ocurrió en varias mil millonésimas de segundo, o nanosegundos, pero los investigadores pudieron realizar las mediciones de rigidez antes de que el impacto de alta velocidad destruyera el diamante.
La rigidez es la capacidad de un material para resistir la deformación bajo una fuerza o presión; por ejemplo, una roca es más rígida que el caucho, ya que el caucho se dobla cuando se presiona. La dureza es la resistencia al rayado u otras deformaciones superficiales.
Los materiales generalmente más rígidos también son más duros, dijo Volz. Si bien los investigadores no pudieron raspar los diamantes para probar la dureza directamente, al medir la rigidez de los diamantes, pueden hacer inferencias sobre su dureza.
Si la ciencia avanza hasta el punto en que se pueden crear y recuperar diamantes hexagonales hechos en laboratorio, podrían tener una variedad de usos.
«Los materiales duros son útiles para las capacidades de mecanizado», dijo Volz. «El diamante se ha utilizado durante mucho tiempo en brocas, por ejemplo. Dado que descubrimos que el diamante hexagonal es probablemente más duro que el diamante cúbico, podría ser una alternativa superior para el mecanizado, taladrado o cualquier tipo de aplicación donde el diamante cúbico se utiliza «.
Si bien las ventajas industriales son claras, Gupta dijo que todavía es posible que algún día los diamantes hexagonales puedan usarse en anillos de compromiso. Actualmente, los diamantes cúbicos fabricados en laboratorio tienen menos valor en comparación con sus pares naturales, pero los diamantes hexagonales probablemente serían más novedosos.
«Si algún día podemos producirlos y pulirlos, creo que tendrían más demanda que los diamantes cúbicos», dijo Gupta. «Si alguien te dijera, ‘mira, te voy a dar la opción de dos diamantes: uno es mucho más raro que el otro’. ¿Cual elegirías?»
