Crean el cristal más duro del mundo

Es tan fuerte que es capaz de rayar la superficie de un diamante. AM-III también funciona como semiconductor, lo que le permite transferir corriente eléctrica.

Este nuevo material, AM-III, es el nuevo material más fuerte y duro del mundo. Es obra de un equipo de investigadores de la Universidad de Yanshan en la provincia de Hebei (China), quienes pudieron crear un nuevo material amorfo transparente que es tan fuerte y duro que puede rayar diamantes. Además, este vidrio de alta tecnología tiene una banda prohibida de semiconductores, lo que lo hace bastante interesante para los paneles solares.

“Las pruebas mecánicas exhaustivas demuestran que el carbono AM-III sintetizado es el material amorfo más duro y resistente conocido hasta ahora, que puede rayar el cristal de diamante y acercarse a su resistencia. Los materiales de carbono AM producidos combinan propiedades mecánicas y electrónicas sobresalientes, y pueden potencialmente usarse en aplicaciones fotovoltaicas que requieren una resistencia ultra alta y resistencia al desgaste ”, escribieron los autores del nuevo estudio en la revista National Science Review.


El material, de nombre provisional AM-III, anotó 113 gigapascales (GPA) en la prueba de dureza Vickers. La dureza Vickers, una medida de la dureza de un material, se calcula a partir del tamaño de una impresión producida bajo carga por un penetrador de diamante en forma de pirámide. A modo de comparativa, el acero dulce o acero al carbono tiene una dureza Vickers de alrededor de 9 GPa, mientras que los diamantes naturales tienen una tasa de alrededor de 70 a 100 GPa.


El nuevo material tiene algunos paralelismos con los diamantes, tanto naturales como artificiales, ya que está formado principalmente por átomos de carbono. Pero donde los diamantes presentan una disposición de átomos y moléculas en una estructura de celosía perfecta, AM-III presenta una estructura más desorganizada donde los átomos y las moléculas están desalineados, un tipo de material conocido como amorfo.

 

A través de un minucioso ensayo y error, los científicos descubrieron que los fullerenos (una molécula compuesta por carbono que puede adoptar una forma geométrica parecida a una esfera) también pueden usarse como punto de partida para la formación de materiales amorfos resistentes. Los fullerenos fueron sometidos a un calor y una presión cada vez mayores, lo que hizo que se trituraran y mezclaran, hasta que se formó AM-III. Pasaron más de 12 horas aumentando gradualmente el calor y la presión al máximo, y pasaron la misma cantidad de tiempo dejando que el material se enfriara lentamente.


Si hubiesen llevado el proceso demasiado lejos y empujaran el carbono a una disposición demasiado organizada, el vidrio se habría debilitado y habría perdido sus propiedades semiconductoras. El resultado final, afortunadamente, fue un vidrio que obtuvo una puntuación más alta que los diamantes naturales en una prueba de resistencia y podría rayar fácilmente la superficie de un diamante, un logro increíble para un material que normalmente asociamos con la rotura.


El AM-III, por ejemplo, es un semiconductor casi tan eficiente como el silicio. Esta capacidad para transferir corriente eléctrica a voluntad lo convierte en un fuerte candidato para su uso en dispositivos fotoeléctricos, incluidas las armas, que deben funcionar en entornos extremos como alta presión y temperaturas.

"La aparición de este tipo de material de carbono amorfo semiconductor ultraduro, ultrafuerte ofrece excelentes candidatos para las aplicaciones prácticas más exigentes", comentaron los autores del trabajo.

 

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Referencia: Discovery of carbon-based strongest and hardest amorphous material

Shuangshuang Zhang, Zihe Li, Kun Luo, Julong He, Yufei Gao, Alexander V Soldatov, Vicente Benavides, Kaiyuan Shi, Anmin Nie, Bin Zhang ... Show more

National Science Review, nwab140, https://doi.org/10.1093/nsr/nwab140

Published: 05 August 2021

Sarah Romero

Sarah Romero

Fagocito ciencia ficción en todas sus formas. Fan incondicional de Daneel Olivaw y, cuando puedo, terraformo el planeta rojo o cazo cylons. Hasta que viva en Marte puedes localizarme en ladymoon@gmail.com

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