Antigo meteorito ‘Canyon Diablo’ revela misteriosa estrutura de cristal de diamante

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Padrões de Widmanstätten vistos no mesmo meteorito. (Créditos: James St. John/Wikimedia Commons/CC BY 2.0)

Traduzido por Julio Batista
Original de Joanna Wendel para a Live Science

Enquanto estudavam diamantes dentro de um meteorito antigo, os cientistas encontraram uma estrutura microscópica estranha e entrelaçada que nunca foi vista antes.

A estrutura, uma forma interligada de grafite e diamante, tem propriedades únicas que podem um dia ser usadas para desenvolver carregamento super rápido ou novos tipos de eletrônicos, disseram os pesquisadores.

As estruturas de diamantes estavam presas dentro do meteorito Canyon Diablo, que caiu na Terra há 50.000 anos e foi descoberto pela primeira vez no Arizona em 1891. Os diamantes neste meteorito não são do tipo que a maioria das pessoas conhece.

Os diamantes mais conhecidos foram formados a cerca de 150 quilômetros abaixo da superfície da Terra, onde as temperaturas sobem para mais de 1.093 graus Celsius. Os átomos de carbono dentro desses diamantes estão dispostos em formas cúbicas.

Por outro lado, os diamantes dentro do meteorito Canyon Diablo são conhecidos como lonsdaleíta – em homenagem à cristalógrafa britânica Dame Kathleen Lonsdale, primeira professora do Colégio Universitário de Londres – e têm uma estrutura cristalina hexagonal. Esses diamantes se formam apenas sob pressões e temperaturas extremamente altas.

Embora os cientistas tenham feito lonsdaleíta com sucesso em um laboratório – usando pólvora e ar comprimido para pressionar discos de grafite a 24.100 quilômetros por hora em uma parede – a lonsdaleíta é formada apenas quando os asteroides atingem a Terra em velocidades extremamente altas.

Enquanto estudavam a lonsdaleita no meteorito, os pesquisadores descobriram algo estranho. Em vez das estruturas hexagonais puras que esperavam, os pesquisadores encontraram crescimentos de outro material à base de carbono chamado grafeno entrelaçado com o diamante.

Esses crescimentos são conhecidos como diáfitas e, dentro do meteorito, eles se formam em um padrão de camadas particularmente intrigante. Entre essas camadas estão “falhas de empilhamento”, o que significa que as camadas não se alinham perfeitamente, disseram os pesquisadores em um comunicado.

Encontrar diáfitas na lonsdaleíta meteorítica sugere que esse material pode ser encontrado em outro material carbonáceo, escreveram os cientistas no estudo, o que significa que pode estar prontamente disponível para uso como recurso. A descoberta também dá aos pesquisadores uma melhor noção das pressões e temperaturas necessárias para criar a estrutura.

O grafeno é feito de uma folha de carbono de um átomo de espessura, disposta em hexágonos. Embora a pesquisa sobre este material ainda esteja em andamento, o material tem muitas aplicações potenciais.

Por ser tão leve quanto uma pena e tão forte quanto um diamante, transparente e altamente condutor, e 1 milhão de vezes mais fino que um cabelo humano, poderia um dia ser usado para medicamentos mais direcionados, eletrônicos pequenos com velocidades de carregamento ultrarrápidas, ou tecnologia mais rápida e flexível, disseram os pesquisadores.

E agora que os pesquisadores descobriram esses crescimentos de grafeno dentro de meteoritos, é possível aprender mais sobre como eles se formam – e, portanto, como fazê-los em laboratório.

“Através do crescimento controlado de camadas de estruturas, deve ser possível projetar materiais que sejam ultra-duros e também dúcteis, além de ter propriedades eletrônicas ajustáveis ​​de um condutor a um isolante”, disse Christoph Salzmann, químico do Colégio Universitário de Londres e co-autor de um paper descrevendo a pesquisa, na declaração.

As estranhas novas estruturas foram descritas em 22 de julho na revista Proceedings of the National Academy of Sciences.