Logro científico: consiguen sintetizar un material más duro que el diamante

Más allá de su uso en la joyería, los diamantes se caracterizan por ser el material más duro de la Tierra, por lo que se ha vuelto indispensable en industrias como la construcción. Ahora, un equipo científico de China ha conseguido sintetizar con alta precisión un material superior.

El diamante se forma cuando el carbono se somete a altas temperaturas y presiones extremas bajo la superficie terrestre. En su estructura, cada átomo de carbono está enlazado con otros cuatro en una disposición cúbica. Sin embargo, bajo ciertas condiciones, los átomos de carbono pueden organizarse de forma hexagonal, lo que da lugar a la lonsdaleíta, un material incluso más resistente que el diamante convencional.

Su descubrimiento se remonta a 1891, cuando investigadores estudiaron un meteorito en el Cañón del Diablo, en Arizona, y encontraron partículas extremadamente duras.

Años después, en 1939, se confirmó que esas partículas contenían diamante, grafito y una nueva sustancia, la lonsdaleíta, nombrada en honor a la cristalógrafa Kathleen Lonsdale.

En 2022, el estudio de muestras de meteoritos reveló que estas contenían tanto diamantes hexagonales como cúbicos, además de estructuras en capas parecidas al grafeno. Estos materiales, denominados “diáfitos”, presentan una estructura cristalina desordenada con errores de apilamiento.

Los físicos concluyeron que los diamantes hexagonales se originaron por la compresión de grafito durante eventos de choque extremo, como el impacto de meteoritos.

El reto para la comunidad científica ha sido sintetizar la lonsdaleíta en un laboratorio. Aunque anteriormente se logró producir pequeñas cantidades mediante técnicas de compresión de choque, los resultados estuvieron mezclados con grafito y diamantes convencionales.

En el reciente estudio, publicado en Nature Materials, el equipo chino ha optimizado el proceso y reproducido las condiciones necesarias para fabricar lonsdaleíta de manera más precisa.

Los investigadores explicaron que la energía necesaria para transformar grafito en lonsdaleíta tiene una barrera más alta que la formación de diamante cúbico, lo que hace que este último sea generalmente el producto predominante.

Para superar esa limitación, utilizaron fases intermedias del grafito que estabilizan las capas de carbono en una disposición favorable para la lonsdaleíta, lo cual facilitó su formación. En adición a ello, aplicaron un gradiente de temperatura que resultó ser crítico en el proceso.

La lonsdaleíta no solo es un material más duro (puede soportar 58 % más estrés que el diamante convencional), sino que también posee una estructura con potencial para desarrollar nuevos superconductores (conductores perfectos de electricidad).

Asimismo, su estabilidad térmica excepcional y resistencia mecánica superior podrían revolucionar industrias que requieren materiales ultrarresistentes, como la fabricación de herramientas de corte o soluciones avanzadas para tecnologías aeroespaciales y de defensa.

Los resultados de esta investigación también ofrecen pistas sobre cómo se forman los diamantes hexagonales en la naturaleza. Según los autores, las condiciones internas de nuestro planeta rara vez crean ambientes óptimos para la formación de lonsdaleíta, lo que explica su escasez en comparación con los diamantes comunes.

Este avance brinda nuevas perspectivas sobre los procesos geológicos que actúan dentro del planeta y durante los impactos de meteoritos. En tanto, el potencial de los diamantes hexagonales para aplicaciones industriales lo posiciona como un material estratégico de gran relevancia en futuras innovaciones fabriles.