Diamante hexagonal puro criado em laboratório é ligeiramente mais duro que muitos diamantes naturais

Pesquisadores relataram a primeira produção, em laboratório, de um diamante hexagonal puro que se mostrou ligeiramente mais duro do que muitos diamantes naturais.

O feito transforma uma estrutura de carbono há décadas contestada num material mensurável e obriga a repensar onde, afinal, estão os limites do próprio diamante.

Como o carbono mudou

Dentro de uma prensa levada a 20 gigapascals, o carbono deu origem a uma amostra de 0,10 centímetros (0,04 polegadas), que a equipa descreve como uma nova estrutura de diamante, e ainda por cima pura.

Com base no padrão obtido, Xigui Yang, Ph.D., da Zhengzhou University (ZZU), associou a amostra a uma configuração cristalina que vinha sendo alvo de discussão há muito tempo.

Relatos anteriores, em geral, envolviam grãos minúsculos misturados a outras formas de carbono, o que dificultava demonstrar que existia um material separado.

Ao obter um fragmento mais “limpo”, o debate mudou de patamar: passou a haver algo suficientemente sólido para medir, comparar e contestar.

Debate sobre a estrutura

Em 1967, cientistas anunciaram a lonsdaleíta, uma forma hexagonal de diamante, encontrada em meteoritos e em detritos gerados por impactos.

Décadas depois, uma análise de 2014 defendeu que esses sinais poderiam ser explicados por diamantes comuns danificados, e não por um cristal distinto.

Essa crítica ganhou força porque o material costumava aparecer apenas em fragmentos pequenos e desorganizados, remanescentes de impactos violentos.

“Estas descobertas resolvem a controvérsia de longa data sobre a existência do HD como uma fase discreta de carbono e fornecem novos insights sobre a transição de fase grafite-para-diamante, abrindo caminho para futuras pesquisas e uso prático do HD em aplicações tecnológicas avançadas”, escreveu Yang.

Começando pelo grafite

A equipa da ZZU partiu do grafite, uma forma macia e laminada de carbono, porque as suas folhas empilhadas podem “virar” para um novo arranjo.

A pressão chegou a 20 gigapascals e a temperatura subiu de 1,300 a 1,900°C (2,372 a 3,452°F), forçando as camadas a se aproximarem e se unirem, em vez de deslizarem lateralmente.

Esse sentido de transformação foi decisivo, pois as ligações passaram a surgir através das camadas, convertendo uma configuração escorregadia numa rede tridimensional rígida.

No fim do processo, o grupo recuperou uma peça grande o bastante para passar por vários testes diretos.

Comprovando a estrutura

Para verificar a afirmação, os pesquisadores recorreram à difração de raios X, técnica usada para mapear posições atómicas, aplicando-a ao cristal recuperado.

O método projeta raios X sobre os átomos; o padrão refletido de volta indica como os átomos de carbono se organizam.

Os resultados do cristal corresponderam ao arranjo hexagonal, e não a padrões mistos que tinham confundido relatos mais antigos.

Com uma estrutura mais pura em mãos, a evidência deixou de depender de vestígios escondidos em entulho de impacto.

Força do diamante posta à prova

Depois de confirmar a estrutura, a equipa passou para a dureza Vickers, um ensaio que mede a resistência à indentação.

Sob uma carga de 9.8 newton, o material atingiu cerca de 114 gigapascals numa determinada direção, em testes repetidos de indentação.

Mesmo assim, a vantagem sobre diamantes comuns permaneceu pequena, o que tornou o resultado mais plausível.

O destaque não foi um salto “caricato” de resistência, mas sim um ganho confirmado num material cuja existência era contestada.

O calor também conta

Só a dureza não tornaria o material útil se o calor destruísse rapidamente o seu padrão cristalino.

Ensaios posteriores indicaram elevada estabilidade térmica - isto é, capacidade de manter a estrutura quando aquecido - em comparação com o grafite inicial.

Isso pesa em atividades de corte e perfuração, porque arestas de ferramentas aquecidas perdem valor depressa quando uma superfície dura começa a se degradar.

Um material que conserva a dureza sob tensão e temperatura torna-se mais adequado para máquinas, eletrónica e outras tarefas severas.

Do espaço para o laboratório

Impactos de meteoritos conseguem gerar esse tipo de diamante quando o carbono é subitamente comprimido, aquecido e reorganizado sob stress extremo.

Um estudo de meteorito de 2022 sustentou que a lonsdaleíta pode se formar antes do diamante comum durante alguns eventos de impacto particularmente violentos.

Esse registo natural ajuda a explicar o interesse: o resultado em laboratório pode refletir um processo extremo que já ocorre no espaço.

Ainda assim, reproduzir a natureza não equivale a dominar a produção - e é essa distância que determina se a indústria vai, de facto, se importar.

Potenciais usos industriais

A indústria já recorre a diamantes quando ferramentas precisam cortar, desbastar ou suportar fricção intensa sem se desgastar.

Uma versão apenas um pouco mais dura poderia durar mais na superfície, já que menos ligações atómicas cederiam sob pressão.

Pesquisadores também miram a eletrónica, porque o diamante conduz calor com eficiência e resiste a danos em ambientes agressivos.

Aplicações reais, porém, ainda dependem de produzir peças maiores de forma confiável, a custos menores e com propriedades que engenheiros consigam repetir.

O que ainda é incerto

Um único cristal promissor não encerra todas as dúvidas, porque a dureza pode variar conforme a direção, a carga, defeitos e o tamanho da amostra.

Agora, outros laboratórios devem tentar reproduzir a receita, analisar amostras maiores e medir desgaste em condições reais de trabalho.

Também vão comparar este material com os melhores diamantes projetados (engenheirados), e não apenas com pedras naturais comuns.

Essa próxima etapa é decisiva: um material excepcionalmente duro só ganha credibilidade quando grupos independentes não conseguem derrubar a afirmação.

O que isso muda

Pesquisadores chineses não apenas criaram mais um cristal resistente em laboratório. Eles deram à forma de carbono antes contestada a identidade física mais clara já obtida.

Seja como produto útil, seja como referência científica, o resultado coloca a pesquisa sobre diamantes num terreno mais sólido daqui para a frente.