Os cientistas descobriram uma nova classe de material, o carbonitreto, que é tão duro quanto o diamante. A descoberta, resultado de colaboração internacional e décadas de pesquisa, abre a possibilidade de diversas aplicações industriais devido à sua durabilidade e outras propriedades como fotoluminescência e alta densidade de energia. Este avanço, financiado por fundos internacionais e publicado na Advanced Materials, marca um grande avanço na ciência dos materiais.
Os cientistas resolveram um quebra-cabeça de décadas e revelaram uma substância quase indestrutível que poderia rivalizar com o diamante como o material mais duro da Terra, diz um estudo.
Os pesquisadores descobriram que quando os precursores de carbono e nitrogênio são submetidos a calor e pressão extremos, o material resultante – carbonitreto – é mais duro que o nitreto cúbico de boro, o segundo material mais duro depois do diamante.
Especialistas dizem que a inovação abre as portas para aplicações industriais para o material versátil, incluindo revestimentos protetores para carros e naves espaciais, ferramentas de corte de alta resistência, painéis solares e fotodetectores.
Os pesquisadores de materiais têm tentado explorar o potencial dos carbonitretos desde a década de 1980, quando os cientistas notaram pela primeira vez suas propriedades especiais, incluindo alta resistência ao calor.
No entanto, após mais de trinta anos de investigação e múltiplas tentativas de síntese, não houve resultados credíveis.
Cooperação internacional traz sucesso
Agora, uma equipa internacional de cientistas, incluindo investigadores do Centro de Ciência de Condições Extremas da Universidade de Edimburgo, especialistas da Universidade de Bayreuth, na Alemanha, e da Universidade de Linköping, na Suécia, finalmente fez um grande avanço.
A equipe colocou várias formas de precursores de carbono-nitrogênio sob pressões de 70 a 135 gigapascals (cerca de um milhão de vezes a pressão atmosférica), enquanto os aqueceu a mais de 1.500 graus Celsius.
Para determinar o arranjo atômico desses compostos nessas condições, as amostras foram iluminadas com intensos feixes de raios X em três aceleradores de partículas - o European Synchrotron Research Facility na França, o Deutsche Electron Synchrotron na Alemanha e o Advanced Photon Source nos Estados Unidos.
Os pesquisadores descobriram que existem três compostos de nitreto de carbono que possuem os blocos de construção necessários para a ultradureza. Notavelmente, os três compostos mantiveram suas qualidades semelhantes às do diamante quando retornaram às condições de pressão e temperatura ambiente. Cálculos e experimentos adicionais mostraram que esses novos materiais também possuem outras propriedades, incluindo fotoluminescência e alta densidade de energia.
Os pesquisadores dizem que esses carbonitretos ultracomprimidos têm uma ampla gama de aplicações potenciais e podem se tornar o material de engenharia definitivo comparável ao diamante.
A pesquisa, publicada na Advanced Materials, foi financiada pelo programa FLF da Royal Institution e pelo Fundo Europeu de Pesquisa.
Dominique Laniel, Future Leaders Fellow do Instituto de Física da Matéria Condensada e Sistemas Complexos da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Edimburgo, disse:"Ao descobrir o primeiro novo material de nitreto de carbono, não acreditamos que um material com o qual os pesquisadores sonharam nas últimas três décadas esteja finalmente disponível. Esses materiais fornecem um impulso poderoso para preencher a lacuna entre a síntese de materiais de alta pressão e as aplicações industriais. "
Florian Trybel, professor assistente do Departamento de Física, Química e Biologia da Universidade de Linköping, disse:"Estes materiais não só mostram uma versatilidade notável, mas também mostram que fases da matéria tecnologicamente relevantes podem ser recuperadas a partir de condições de pressão sintética equivalentes a milhares de quilómetros no interior da Terra. Estamos convencidos de que esta investigação colaborativa abrirá novas possibilidades neste campo."
Fonte compilada: ScitechDaily