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Crean un material más duro que el diamante

Físicos alemanes han creado un nuevo material artificial que es más duro que el diamante. Natalia Dubrovinskaia y sus compañeros de la universidad de Bayreuth han creado el nuevo material sometiendo moléculas de carbono-60 a altísimas presiones. La nueva forma de carbón ha sido bautizada como agregado de nanofilamentos diamantinos (ADNR) y se espera que tenga numerosas aplicaciones industriales.


FUENTE | CORDIS: Servicio de Información en I+D Comunitario
01/09/05
 
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Debido a la combinación de unas propiedades físicas y químicas únicas como la dureza, la alta conductividad térmica, la amplitud de banda prohibida, la alta movilidad de los electrones y las cavidades e inercia química, el diamante ha sido utilizado en una gran variedad de aplicaciones en la ciencia y la tecnología modernas. Existe además una gran demanda de materiales con propiedades similares al diamante para su uso en aplicaciones electrónicas.

Aunque hay pocas posibilidades de que la microelectrónica basada en el diamante sustituya totalmente al silicio, los dispositivos basados en el empleo de diamantes podrían operar en los casos en los que no funciona la electrónica de silicio: las partículas de diamante podrían potencialmente seguir funcionando a temperaturas de varios cientos de grados mientras que los dispositivos de silicio dejan generalmente de funcionar por encima de los 450 grados Kelvin. Las aplicaciones electroquímicas de las películas basadas en los diamantes han sido objeto de un gran avance en los últimos años y están consideradas un ámbito de investigación prometedor. Los diamantes puros son un aislante perfecto y son malos conductores de la electricidad. Pero, como el silicio, pueden ser transformados en semiconductores a través de partículas impuras de boro o nitrógeno.

El diamante debe su dureza al hecho de que cada átomo de carbón está unido a otros cuatro átomos a través de enlaces covalentes. El nuevo material se distingue porque está formado por diminutos bastones de diamante encajados en el que cada uno es un cristal de 5 a 20 nanómetros de diámetro y una micra de longitud. La dureza de un material se define por su resistencia a otro material que penetre en su superficie y se mide por su módulo de de compresibilidad isotérmica. El módulo de compresibilidad indica las variaciones en términos de volumen de una sustancia sólida ya que la presión ejercida sobre él ha cambiado. El nuevo compuesto posee una dureza de 491 gigapascales, frente a los 442 de un diamante convencional

El equipo creó el ADNR comprimiendo las moléculas de carbono 60 hasta 20 GPa, lo que constituye cerca de 200 veces la presión atmosférica, mientras se calientan simultáneamente a 2500 grados Kelvin. Según la Dr. Dubrovinskaia, "la síntesis ha sido posible gracias a la utilización de una prensa multianvil única de 5000 toneladas del Bayerisches Geoinstitut de Bayreuth que puede alcanzar presiones de 25 GPa y temperaturas de 2700 Kelvin a la vez". El Bayerisches Geoinstitut recibe fondos por un período de 4 años financiados a través del programa "Infraestructuras de investigación" de la UE.

Las propiedades de las muestras se midieron mediante una célula yunque de diamante (diamond anvil cell)- un dispositivo capaz de generar presiones casi tan fuertes como las que se encuentran en el centro de la Tierra - en la Instalación Europea de Radiación Sincrotrónica (ESRF) de Grenoble (Francia). Estas medidas indicaron que los ADNR son cerca de un 0,3 por ciento más densos que el diamante y que el nuevo material tiene menos compresibilidad que cualquier otro material conocido.

Además de estudiar las razones por las que el nuevo material es tan duro, el equipo de Bayreuth espera también explotar su potencial industrial. La Dr. Dubrovinskaia y dos de sus compañeros han patentado el proceso utilizado para fabricar el nuevo material. "Hemos desarrollado un concepto para un tecnología innovadora que permitirá producir un material nuevo en cantidades industriales y buscamos, a partir de ahora, socios para hacer realidad nuestras ideas", declaró.



   Enlaces de interés
 
Círculo de Innovación de Materiales y Tecnologías de la Producción madri+d




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