Cel mai dur mineral din lume nu mai e diamantul, dar are legătură cu el. Ce au reușit oamenii de știință

Simulările unei molecule de carbon, care depășește diamantul în ceea ce privește duritatea, ar putea deschide calea pentru crearea acesteia în laborator.

Ce este BC8

Cunoscută sub numele de faza cubico-bazală cu opt atomi (BC8), configurarea se așteaptă să fie cu până la 30% mai rezistentă la comprimare decât diamantul, cel mai dur material stabil cunoscut pe Pământ.

Fizicienii din SUA și Suedia au rulat simulări moleculare cu o precizie cuantică pe un supercalculator pentru a vedea cum se comportă diamantul sub presiuni ridicate când temperaturile cresc la niveluri care ar trebui să-l facă instabil, dezvăluind noi indicii despre condițiile care ar putea determina atomii de carbon din diamant să adopte structura neobișnuită.

Faza BC8 a fost observată anterior pe Pământ în două materiale, siliciu și germaniu. Extrapolând proprietățile BC8 observate în aceste materiale, oamenii de știință au reușit să determine modul în care faza ar apărea în carbon.

Faza BC8 a carbonului nu există pe Pământ, deși se crede că se ascunde în cosmos în medii cu presiuni ridicate adânc în exoplanete.

Mai dură ca diamantul

Teoria sugerează că este cea mai dură formă de carbon care poate rămâne stabilă la presiuni de peste 10 milioane de ori presiunea atmosferică a Pământului.

Dacă ar putea fi sintetizată și stabilizată mai aproape de casă, ar deschide niște posibilități uimitoare de cercetare și aplicații materiale.

Se crede că diamantul este atât de dur datorită structurii sale atomice. Este aranjat într-un reticul tetraedric – fiecare atom de carbon din el este legat tetraedral de cei patru vecini cei mai apropiați, potrivindu-se configurației optime a electronilor externi ai atomului de carbon.

Cu toate acestea, deși carbonul BC8 ar trebui să poată exista în condiții de mediu, încercările de a-l sintetiza în laborator au eșuat. Condus de fizicianul Kien Nguyen Cong de la Universitatea din Florida de Sud, o echipă de cercetători a folosit puterea supercomputingului pentru a încerca să afle de ce aceste încercări nu au avut succes.

Supercomputerul Frontier de la Laboratorul Național Oak Ridge este, în prezent, cel mai rapid supercomputer din lume.

Folosind acest instrument incredibil, echipa a dezvoltat o simulare care descrie interacțiunile între atomii individuali într-un interval foarte ridicat de presiune.

Rulând această simulare pe Frontier, au reușit să reproducă evoluția miliardelor de atomi de carbon în condiții extreme. Rezultatele au dezvăluit motivul pentru care sinteza carbonului BC8 a fost atât de dificil de realizat.