Sabato, 08 ottobre 2022 - ore 00.15

Come creare diamanti istantanei a temperatura ambiente

Una scoperta che potrebbe servire molto all’industria mineraria

| Scritto da Redazione
Come creare diamanti istantanei a temperatura ambiente

Lo studio “Investigation of Room Temperature Formation of the Ultra‐Hard Nanocarbons Diamond and Lonsdaleite”, pubblicato su Small da un team di ricercatori australiani e statunitensi,  illustra un  modo per accelerare la creazione di diamanti, rendendoli in un laboratorio a temperatura ambiente in pochi minuti.

Una delle autrici dello studio, Jodie Bradby della Research School of Physics dell’Australian National University (ANU) ha detto sottolineato che «Questa nostra svolta dimostra che Superman potrebbe aver avuto un asso nella manica quando ha frantumato il carbone in un diamante, senza usare il suo raggio di calore. I diamanti naturali si formano solitamente nel corso di miliardi di anni, a circa 150 chilometri di profondità nella Terra, dove ci sono alte pressioni e temperature superiori a 1.000 gradi Celsius».

Il team di ricerca ha realizzato due tipi di diamanti: il primo è come quello di un qualsiasi anello di fidanzamento, l’altro è un diamante chiamato Lonsdaleite, in natura si trova nei siti di impatto delle meteoriti, come Canyon Diablo negli Usa. Prima lo stesso team di ricerca era riuscito a produrre Lonsdaleite in laboratorio solo ad alte temperature. E ora evidenzia che «Questa nuova inaspettata scoperta mostra che sia la Lonsdaleite che il diamante normale possono formarsi anche a temperature ambiente normali, applicando semplicemente pressioni elevate, equivalenti a 640 elefanti africani sulla punta di una scarpa da ballerina».

La Bradby spiega ancora: «La svolta in questa storia è stato il modo in cui abbiamo applicato la pressione. Oltre a pressioni molto elevate, permettiamo al carbonio di sperimentare anche qualcosa chiamato “shear”, che è come una forza di torsione o scorrimento. Riteniamo che questo permetta agli atomi di carbonio di spostarsi in posizione e formare la Lonsdaleite e il diamante normale».

Il principale autore dello studio, Dougal McCulloch della Physics, School of Science, del Royal Melbourne Institute of Technology (RMIT)  e il suo team hanno utilizzato nuove tecniche avanzate di microscopia elettronica per estrarre porzioni solide e intatte dai campioni sperimentali per scattare istantanee di come si sono formati i due tipi di diamanti e McCulloch sottolinea che «Le nostre immagini hanno mostrato che i diamanti regolari si formano solo nel mezzo di queste vene di Lonsdaleite. Vedere questi piccoli fiumi di Lonsdaleite e diamanti regolari per la prima volta è stato semplicemente fantastico e ci aiuta davvero a capire come potrebbero formarsi».

La Lonsdaleite, che prende il nome dalla cristallografa Dame Kathleen Lonsdale, la prima donna nominata membro della Royal Society, ha una struttura cristallina diversa dal normale diamante e Bradby aggiunge che «La Lonsdaleite ha il potenziale per essere utilizzata per tagliare materiali ultra-solidi nei siti minerari. Creare più quantità di questo diamante raro ma super utile è l’obiettivo a lungo termine di questo lavoro».

In un articolo pubblicato su The Conversation, il team di ricercatori ipotizza che la capacità di creare diamanti a temperatura ambiente in pochi minuti potrebbe aprire numerose possibilità nel settore industriale: «Nello specifico, realizzare in questo modo la lonsdaleite, una pietra “più dura del diamante”, è una notizia straordinaria per quei settori che necessitano di materiali estremamente duri». La prossima sfida per gli scienziati sarà quella di ridurre la pressione necessaria per realizzare i diamanti: «Se riuscissimo a creare sia il diamante sia la lonsdaleite a pressioni inferiori, potremmo produrne di più, in modo più veloce ed economico».

In un’intervista al Daily Mail, la Bradby fa notare che «I processi a temperatura ambiente sono molto più semplici ed economici da realizzare rispetto a quelli che richiedono diverse centinaia o migliaia di gradi. Sfortunatamente non credo che potremo aspettarci diamanti più economici per gli anelli di fidanzamento, ma i nostri diamanti lonsdaleite potrebbero diventare i migliori amici dei minatori se riusciamo a evitargli di dover sostituire tanto spesso le costose punte dei trapani».

Xingshuo Huang, una dottoranda del laboratorio di Bradby, conclude: «Essere stati in grado di realizzare due tipi di diamanti a temperatura ambiente è stata una cosa entusiasmante da ottenere per la prima volta nel nostro laboratorio»

 

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