Il pentadiamante, una struttura più dura del diamante

Gli scienziati hanno progettato un materiale a base di carbonio ancora più duro del diamante. Potrebbe prendere il posto dei diamanti sintetici in alcune applicazioni industriali.

Il pentadiamante, una struttura più dura del diamante

Si chiama pentadiamante la nuova struttura più dura del diamante progettata dai ricercatori dell’Università di Tsukuba, in Giappone.

Per il momento, di tratta di una struttura teorica, progettata al computer per ottenere un nuovo materiale a base di carbonio ancora più duro del diamante, che potrebbe sostituire gli attuali diamanti sintetici in molte applicazioni.

Il carbonio non ha una sola faccia

Come noto, i diamanti sono fatti di atomi di carbonio disposti in un reticolo denso, con una durezza senza pari tra i materiali noti. Tuttavia, il carbonio può formare molte altre configurazioni stabili, chiamate allotropi del carbonio. Questi includono la grafite (quella delle mine delle matite!), così come i nanomateriali (nanotubi di carbonio per esempio).

Le proprietà meccaniche di un allotropo, inclusa la durezza, dipendono principalmente dal modo in cui i suoi atomi si legano tra loro.

Come prevedere a tavolino struttura e proprietà di un nuovo materiale

Quello che hanno fatto i ricercatori giapponesi è studiare nuove disposizioni degli atomi di carbonio, disponendoli in una struttura più complessa. Per calcolare la configurazione atomica più stabile, oltre a stimarne la durezza, hanno usato un metodo computazionale chiamato teoria funzionale della densità (DFT). In pratica, con un’approssimazione che si concentra sulla densità finale degli elettroni nello spazio in orbita attorno agli atomi, gli scienziati hanno previsto la struttura e le proprietà del nuovo materiale.

Il pentadiamante non solo è più duro del diamante (1.700 GPa contro 1.200 GPa), ma ha una densità molto più bassa, uguale a quella della grafite.

Come si potrà usare questo nuovo materiale? Innanzitutto, per tutte le applicazioni industriali di taglio e di perforazione, ma anche in alcune applicazioni da laboratorio per ricreare l’estrema pressione all’interno dei pianeti.

L’intera ricerca è stata pubblicata sul Physical Review Letter la scorsa settimana.

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