La impresión artística de los nanodiamantes
KATERYNA KON/BIBLIOTECA DE FOTOS DE CIENCIA/Alamy
Los diamantes son para siempre, pero si los haces ultrapequeños, pueden volverse un poco blandos. Un experimento con algunos de los diamantes más pequeños jamás estudiados ha revelado por qué se vuelven sorprendentemente elásticos cuando son ultrapequeños.
“Los diamantes a granel son ampliamente conocidos por su extrema rigidez y dureza. En la nanoescala, las cosas pueden ser diferentes”, dice Chongxin Shan de la Universidad de Zhengzhou en China. Él y sus colegas estudiaron cómo los diamantes de hasta 4 nanómetros de diámetro (cientos de veces más pequeños que algunos virus) responden a la presión.
Los investigadores sujetaron cada pequeño diamante entre dos cilindros que tenían punta de diamante y eran capaces de comprimir el nanodiamante. Los cilindros estaban conectados a un sensor de fuerza que medía cuánto resistía el diamante y a un microscopio especial que tomaba imágenes del diamante comprimido.
Shan dice que realizar mediciones confiables a nanoescala es un desafío porque todos los efectos medidos son muy pequeños y cualquier pequeña perturbación del entorno del diamante puede agregar ruido a los datos. Para evitar este problema, los investigadores repitieron el experimento con unos 100 diamantes diferentes y tomaron precauciones como realizar mediciones en alto vacío, donde ninguna partícula de aire pudiera perturbarlos. Descubrieron que a medida que el diámetro de los diamantes disminuía de 12 a 4 nanómetros, su rigidez disminuía aproximadamente un 30 por ciento, lo que significa que se volvían más elásticos.
Luego, los investigadores utilizaron sus mediciones y simulaciones por computadora de los diamantes para descubrir por qué. Shan dice que debido a que los diamantes eran tan pequeños, la relación entre el número de átomos en su capa superficial y el número de átomos que componen su núcleo era grande, pero los enlaces químicos entre las dos regiones eran débiles. Esto hizo que los nanodiamantes fueran más elásticos que los diamantes más grandes, donde la relación superficie-núcleo es menor y los enlaces más fuertes dentro del núcleo dominan el comportamiento del diamante, afirma.
Yang Lu, de la Universidad de la ciudad de Hong Kong, dice que el nuevo experimento encontró cambios inesperados en las propiedades de los diamantes, incluso en comparación con estudios anteriores de diamantes pequeños. Su equipo completó algunos de los primeros estudios que muestran que los diamantes a nanoescala pueden ser menos duros y quebradizos, pero el nuevo trabajo redujo diez veces el nivel de pequeñez. Esto es importante porque los diamantes diminutos se están convirtiendo en un material cada vez más popular para construir nuevos dispositivos electrónicos y cuánticos, dice Lu. “Y los diamantes artificiales se están volviendo extremadamente baratos hoy en día, por lo que es un buen momento para colocar diamantes cada vez en más lugares”. [applications]”, dice.
Temas:
diamantes/ciencias de los materiales