Care este cel mai dur material de pe Pământ, de fapt. Unde se află diamantele, cine le-ar putea întrece

Dacă și s-ar cere să spui care este cel mai dur material de pe Pământ, probabil că ai spune fără ezitare că diamantele Și, la urma urmei, pe bună dreptate, dar, cu toate acestea, răspunsul absolut corect nu este chiar atât de simplu pe cât ai putea să crezi.

Ce substanțe ar putea depăși diamantele

Timp de secole, diamantele au fost considerate cel mai dur material de pe Pământ, devenind simbolul acestei calități. Totuși, problema nu are un răspuns chiar așa de simplu.

În 1812, chimistul și mineralogul german, Friedrich Mohs, a vrut să creeze o scară a durității substanțelor. Mohs nu avea un mod de a măsura gradul în care substanțele se deformează sub presiune, așa că a folosit talcul ca punct de plecare, definindu-l ca având nivelul 1 pe această scară.

A fixat diamantele, cel mai dur mineral pe care îl cunoștea, la 10, restul materialelor fiind plasate între aceste valori ale scării de duritate a lui Mohs.

Citește și: Cum ajung diamantele la suprafața Pământului: Care sunt zonele unde ar putea fi găsite

Duritatea a fost evaluată pe baza capacității unui material de a crea o zgârietură vizibilă pe celălalt, cum ar fi faimoasa, dar nesigura, testare pentru a vedea dacă o piatră prețioasă este reală.

Scara lui Mohs are problemele sale, inclusiv faptul că valorile pe care le-a atribuit substanțelor intermediare nu erau liniare. Cu toate acestea, este încă folosită astăzi pentru anumite scopuri.

Cel mai dur material de pe Pământ ar putea fi sintetic

Geologii de teren o consideră utilă în identificarea rocilor necunoscute fără acces la echipamente de testare. Dar, ca urmare a punctelor slabe ale scalei lui Mohs, au fost introduse alte măsuri de duritate cu mai multă rigoare numerică. De exemplu, scala de duritate Vickers măsoară sarcina la care o substanță poate rezista fără a se deforma.

Inițial, însă, indiferent de scara folosită, cel mai dur material de pe Pământ au rămas diamantele. Într-adevăr, testul Vickers este efectuat prin aplicarea unei forțe mari asupra unui diamant în formă de piramidă, presat pe substanța testată. Cele patru legături de carbon, neîntrerupte de impuritățile altor pietre prețioase, au fost greu de învins și s-a presupus că nimic nu ar putea fi mai dur.

Citește și: Secretul diamantelor roz: De ce sunt diferite de orice altceva și atât de rare

Chiar și acest sistem a fost considerat, însă, destul de simplist, deoarece există mai multe tipuri de diamante, unele mai dure decât altele. Cele mai dure diamante, clasificate ca tip IIa, aproape nu au impurități. Deși diamantele IIa reprezintă doar 1-2% din diamantele naturale, ele includ multe dintre cele mai faimoase pietre din lume. De asemenea, majoritatea diamantelor sintetice, concepute pentru a fi cât mai dure posibil, sunt de tip IIa.

Cum se măsoară duritatea substanțelor

Dar cum omenirea este rareori atât de ușor mulțumit, simulările de cristale de nitrură de bor wurtzită (wBN), substanțe produse în granule minuscule în vulcani, au sugerat că este posibil ca acestea să se depășească duritatea diamantelor.

Simulările nu se potrivesc întotdeauna cu realitatea, iar piesele naturale wBN sunt atât de mici încât nu pot fi testate direct. Când chimiștii au reușit să producă cantități vrac de wBN, în 2009, au ajuns la concluzia că este mai puțin dur decât diamantele pe scara Vickers, dar nu toată lumea este de acord cu acest lucru.

Citește și: Fibra naturală mai rezistentă decât vestele antiglonț. Ce animal o produce, ce proprietăți uimitoare posedă

O altă substanță naturală despre care s-a afirmat că ar fi cel mai dur material de pe Pământ este lonsdaleitul, dar și acest lucru este dezbătut. Ca și diamantele, lonsdaleitul este făcut din carbon, dar aranjat, mai degrabă, într-un model hexagonal, decât cubic. Există un motiv pentru care albinele își construiesc fagurele din hexagoane – este o formă foarte puternică – și, teoretic, lonsdaleitul ar trebui să fie cu 58% mai dur decât diamantele.

Cu toate acestea, lonsdaleitul se formează în mod natural numai atunci când asteroizii se lovesc de Pământ. Carbonul din asteroizi care se comprimă în lonsdaleit nu este niciodată perfect pur, iar urmele altor elemente slăbesc produsul. În consecință, deși în teorie ar putea exista unele lonsdaleite naturale care sunt mai dure decât diamantul, nimeni nu a găsit-o.

Ce este grafenul

Pe de altă parte, în 2004 a fost produs în laborator grafenul, care, de fapt, fusese creat mai devreme, dar oamenii de știință nu și-au dat seama ce obținuseră. Grafenul seamănă cu lonsdaleitul fiind fabricat din carbon cu structură hexagonală, dar fiind artificial poate evita problemele de puritate. Cu toate acestea, grafenul există doar ca foi ale unui singur strat de atomi.

Grafenul este un material atât de minunat – inventatorii săi au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 2010 pentru descoperirea sa – încât duritatea lui abia dacă este menționată printre celelalte proprietăți. Cu toate acestea, în teorie, este mai dur decât diamantele.

Citește și: Cel mai dur material din lume face de râs diamantele

De asemenea, alți candidați la titlul de cel mai dur material de pe Pământ mai sunt câteva alte materiale sintetice, cum ar fi Dyneema și Buckypaper, formate din foi de nanotuburi de carbon. Din păcate, toate acestea există deocamdată în cantități atât de mici încât nu este practic să li se aplice testul Vickers pentru a afla care substanță este mai dură.