Amorfo ma duro come il diamante: ecco il nuovo carbonio

Il carbonio è il quarto elemento più abbondante dell’universo: esiste in una grande varietà di forme, dette allotropi, che includono il diamante e la grafite (il materiale dell’anima delle matite). Scienziati del Laboratorio di Geofisica della Carnegie Institution for Science di Washington fanno parte di un gruppo che ha scoperto una nuova forma di carbonio, capace di tollerare pressioni estreme: una caratteristica prima d’ora osservata soltanto nei diamanti. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters.

Del gruppo, guidato da Wendy L. Mao di Stanford e dalla sua collaboratrice Yu Lin, fa parte anche una ricercatrice italiana, Maria Baldini, del Dipartimento di Scienze della Terra dell’Università di Stanford. L’esperimento è partito da una forma di carbonio – detto carbonio vetroso – sintetizzata per la prima volta negli anni Cinquanta, e di cui si era nota la capacità di combinare alcune utili proprietà dei vetri e delle ceramiche con le caratteristiche della grafite. Il gruppo ha creato il nuovo allotropo del carbonio comprimendo il carbone vetroso a più di 400.000 volte la normale pressione atmosferica.

Questa nuova forma di carbonio à capace di sopportare una pressione, applicata in una sola direzione, di 1,3 milioni di volte quella atmosferica, mentre viene mantenuta costante la pressione nelle altre direzioni (600.000 volte i livelli atmosferici). Non è stata osservata nessuna sostanza, al di fuori del diamante, capace di sopportare questo forze così intense, il che indica la sorprendente resistenza posseduta dal nuovo materiale.

Tuttavia, al contrario del diamante e di altre forme cristalline del carbonio, la struttura di questo nuovo materiale non è organizzata in unità atomiche ripetute. È invece un materiale amorfo: questo significa che la sua struttura manca dell’ordine dei cristalli. L’allotropo amorfo e superduro del carbonio avrebbe quindi un vantaggio sul diamante, se si dovesse scoprire che la sua durezza è isotropa, cioè uguale in tutte le direzioni. Nel diamante, invece, la durezza è fortemente dipendente dalla direzione in cui il cristallo è orientato, e quindi dal punto in cui si applica una pressione.

“Questi risultati potrebbero permettere diverse applicazioni, incluse incudini superdure per ricerche sulle forti pressioni, e magari condurre a una nuova classe di materiali ultradensi e resistenti”, afferma Russell Hemley, direttore del Laboratorio di Geofisica del Carnegie. La cautela di Hemley non stupisce, ma non è da sottovalutare che tra i finanziatori della ricerca ci sia una divisione del Dipartimento dell’Energia statunitense: segno abbastanza indicativo della convinzione dei decisori politici che gli sviluppi applicativi del nuovo materiale debbano essere qualcosa in più che semplicemente ‘potenziali’.

Fonte:Amorfo ma duro come il diamante: ecco il nuovo carbonio « Oggi Scienza.

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