Por mucho tiempo, los diamantes ocuparon el lugar de los los materiales más duros conocidos, sin embargo todo puede cambiar. La piedra preciosa podría haber encontrado un rival.

¿Qué es más liviano que un diamante, casi tan duro y podría conducir la electricidad? Un pentadiamante: una disposición cristalina de átomos de carbono que se compone principalmente de pentágonos.

Estos pentadiamantes aún no existen; solo se han creado en simulaciones por computadora. Pero si se puede crear un pentadiamante, podría tener una serie de propiedades útiles.

El carbono es uno de los elementos más versátiles en la tabla periódica. Dado que cada átomo de carbono puede unirse con hasta otros cuatro, es capaz de formar conjuntos intrincados con diferentes propiedades, como diamantes ultraduros, grafeno semiconductor y nanotubos tipo cuerda.

Se están descubriendo nuevos arreglos, o alótropos, de carbono todo el tiempo. Según la Samara Carbon Allotrope Database, actualmente se conocen hasta 1.000 tipos diferentes.

La búsqueda de alótropos adicionales es como «jugar [con] bloques LEGO para crear materiales con formas y estructuras fascinantes», dijo Susumu Okada, físico de materia condensada de la University of Tsukuba en Japón.

Okada es también coautor de un artículo científico referido a los pentadiamantes y publicado en la revista Physical Review Letters el 30 de junio.

Modelando un pentadiamante

Utilizando modelos informáticos de última generación, Okada y sus colegas decidieron unir dos moléculas, llamadas espiro [4.4] nona-2,7-dieno y [5.5.5.5] fenestratetraeno, cada una de las cuales contenía un anillo pentagonal de átomos de carbono, para ver si podían generar un material potencialmente útil.

Las simulaciones produjeron una disposición de carbono que se parecía un poco a un balón de fútbol con varios balones de fútbol más pequeños pegados alrededor de su exterior. El modelo de computadora pudo mostrar que este pentadiamante, y si se sintetizara en la vida real, tendría algunas propiedades interesantes.

Pentadiamantes: ultraduros como el diamante y ligeros como el grafito
Crédito: Susumu Okada

Además de ser aproximadamente un 80 por ciento tan duro como el diamante, una de las sustancias más duras conocidas, el pentadiamante sería ligeramente poroso y podría conducir electricidad como los semiconductores utilizados en dispositivos electrónicos si se agregaran impurezas químicas, escribieron los autores. También tendría la extraña capacidad de expandirse uniformemente en todas las direcciones cuando se estira.

Si sostuviera un pentadiamante en su mano, probablemente se sentiría más ligero que un diamante de tamaño similar, aunque no sería claro, sino más bien un color grisáceo como el grafito, dijo Purusottam Jena, físico de la Virginia Commonwealth University.

Debido a su naturaleza porosa, el pentadiamante podría ser útil para almacenar gas, dijo Okada. Su ligereza y dureza podrían hacerlo útil para construir los chasis de los autos de carrera, agregó.

Pentadiamantes: ultraduros como el diamante y ligeros como el grafito
Crédito: Aenigmatis-3D / Pixabay

Jena, que no participó en el trabajo pero descubrió otros alótropos de carbono, dijo que el material es potencialmente bastante emocionante.

Jena agregó:

“Sin embargo, necesita ser sintetizado experimentalmente. Hasta entonces sigue siendo estrictamente teórico”.

A veces, los materiales se comportan de manera diferente en la vida real que en las simulaciones, dijo Jena, aunque considera que el trabajo es lo suficientemente interesante como para enviar el documento a un colega que podría producirlo en un laboratorio.

Por su parte, Okada cree que los químicos podrán crear pentadiamante en el futuro cercano. Y, hasta entonces, continuará jugando con «bloques LEGO de átomos de carbono».

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Physical Review Letters.

Fuente: Live Science

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