18/Feb/09

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El diamante ya no es el material más duro de la naturaleza

El diamante siempre será el mejor amigo de una mujer, pero pronto podría perder la predilección de los perforadores industriales

Hermoso, costoso y muy duro.
Pero ahora se encontró que
existen minerales más duros.

La piedra preciosa perdió su título del "el material más duro del mundo" en manos de los nanomateriales hechos por el hombre desde hace algún tiempo. Ahora, es probable que una rara sustancia natural los deje a todos atrás, es un 58% más dura que el diamante.

Zicheng Pan, en la Jiao Tong University de Shangai y sus colegas simularon cómo los átomos en dos sustancias que se creía eran materiales muy duros responderían a la tensión de una sonda de punta fina que empujara sobre ellos.

Condiciones extremas

El primero, el nitruro bórico de wurtzita, tiene una estructura similar al diamante, pero está formado por átomos diferentes.

El segundo, el material lonsdaleíta, o diamante hexagonal, está compuesto por átomos de carbono exactamente como el diamante, pero están organizados de una manera diferente.

Apenas pequeñas cantidades de nitruro bórico de wurtzita y de lonsdaleíta existen naturalmente, o han sido hechas en el laboratorio, de modo que hasta ahora nadie se había dado cuenta de su dureza superior. La simulación mostraba que el nitruro de wurtzita resistiría un 18% más de tensión que el diamante, y que la lonsdaleíta un 58% más. Si los resultados son confirmados con experimentos físicos, ambos materiales serían mucho más duros que cualquier sustancia jamás medida.

Hacer esas pruebas no será fácil, sin embargo. Porque ambos materiales son raros en la naturaleza, y se necesita una manera para fabricar suficiente de cualquiera de ellos para probar la predicción.

El raro mineral lonsdaleíta se forma a veces cuando un meteorito que contiene grafito choca con la Tierra, mientras que el nitruro bórico de wurtzita se forma durante las erupciones volcánicas que producen temperaturas y presiones muy altas.

Amigo flexible

Si se confirma, sin embargo, el nitruro bórico de wurtzita puede resultar el más útil de los dos, porque es estable en el oxígeno en temperaturas más altas que el diamante. Esto lo hace ideal para ponerlo en las puntas de las herramientas de corte y perforación que operan en altas temperaturas, o como películas resistentes a la corrosión sobre la superficie de un vehículo espacial, por ejemplo.

Paradójicamente, la dureza del nitruro bórico de wurtzita parece venir de la flexibilidad de los vínculos entre los átomos que lo componen. Cuando el material está tensionado, algunos vínculos se re-orientan aproximadamente 90° para aliviar la tensión.

Aunque el diamante pasa por un proceso similar, algo en la estructura del nitruro bórico de wurtzita lo hace casi 80% más fuerte después del proceso, dice Changfeng Chen, coautor del estudio en la Universidad de Nevada, Las Vegas, una capacidad que un diamante no tiene.

Cristales únicos

Natalia Dubrovinskaia de la Universidad de Heidelberg en Alemania, ha llevado a cabo una investigación similar.

"Esto es importante porque cualquier intento de conocer el mecanismo que mejora la propiedad de una materia, especialmente la dureza, es sumamente importante desde el punto de vista tecnológico", dijo a New Scientist.

Cuanto más comprendamos qué influye en la dureza de los materiales, será más posible diseñar materiales firmes a pedido, explica.

Sin embargo, señala que para demostrar la teoría, se necesitarán cristales únicos de cada material. Hasta ahora no hay manera conocida de aislar o crear esos cristales de ambos materiales.

Fuente: New Scientist. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard