Los impactos de asteroides crean materiales de diamante con estructuras excepcionalmente complejas

Crédito: Pixabay/CC0 Dominio público

Las ondas de choque de los asteroides que chocan con la Tierra crean materiales con una variedad de estructuras de carbono complejas, que pueden usarse para desarrollar futuras aplicaciones de ingeniería, según un estudio internacional dirigido por científicos húngaros y de la UCL.

Publicado hoy en procedimientos de la Academia Nacional de CienciasEl equipo de investigadores descubrió que los diamantes que se formaron durante una onda de choque de alta energía del impacto de un asteroide hace unos 50.000 años tienen propiedades únicas y excepcionales, debido a las altas temperaturas a corto plazo y la presión extrema.

Los investigadores dicen que estas estructuras pueden ser el objetivo de aplicaciones mecánicas y electrónicas avanzadas, lo que nos brinda la capacidad de diseñar materiales que no solo son extremadamente resistentes sino también maleables con propiedades electrónicas ajustables.

Para este estudio, científicos del Reino Unido, Estados Unidos, Hungría, Italia y Francia utilizaron exámenes cristalográficos y espectroscópicos detallados de los últimos minerales del meteorito de hierro Canyon Diablo descubierto por primera vez en 1891 en el desierto de Arizona.

Nombrada en honor a la pionera cristalóloga británica, la profesora Dame Kathleen Lonsdale, la primera mujer profesora de la UCLA, anteriormente se pensaba que la lonsdalita consistía en un diamante hexagonal puro, lo que la distinguía del diamante cúbico clásico. Sin embargo, el equipo descubrió que en realidad está compuesto de diamantes nanoestructurados y capas intermedias similares al grafeno (donde dos metales crecen juntos para formar un cristal) llamadas diafitas. El equipo también identificó errores de apilamiento, o “errores” en la secuencia de patrones repetitivos de capas de átomos.

El autor principal, el Dr. Peter Nemeth (Instituto de Investigación Geoespacial y Geoquímica, RCAES) dijo: “Al aprender sobre los diferentes tipos de crecimiento entre el grafeno y las estructuras de diamante, podemos acercarnos a comprender las condiciones de presión y temperatura que ocurren durante las colisiones de asteroides. ”

El equipo descubrió que la distancia entre las capas de grafeno es inusual debido a los entornos únicos de átomos de carbono que se producen en la interfaz entre el diamante y el grafeno. También demostraron que la estructura del diafragma es responsable de una ventaja espectroscópica no explicada previamente.

El coautor del estudio, el profesor Chris Howard (UCL Physics & Astronomy) dijo: “Esto es muy emocionante, ya que ahora podemos detectar estructuras de diafragma en diamantes utilizando una técnica espectroscópica simple sin la necesidad de una microscopía electrónica costosa y minuciosa”.

Según los científicos, las unidades estructurales y la complejidad reportadas en las muestras de lonsdaleita pueden ocurrir en una amplia variedad de otros materiales carbonosos como resultado de choques y presión estática o por deposición de la fase de vapor.

El coautor del estudio, el profesor Christoph Salzmann (UCLA Chemistry), dijo: “A través del crecimiento controlado de las estructuras de las capas, debería ser posible diseñar materiales que sean extremadamente rígidos y también flexibles, así como propiedades electrónicas modificables desde el conductor hasta el aislante”. .

“Este descubrimiento ha abierto la puerta a nuevos materiales de carbono con interesantes propiedades mecánicas y electrónicas que pueden dar lugar a nuevas aplicaciones que van desde los abrasivos y la electrónica hasta la nanomedicina y la tecnología láser”.

Además de llamar la atención sobre las propiedades mecánicas y electrónicas excepcionales de las estructuras de carbono informadas, los científicos también cuestionan la visión estructural simplificada actual del mineral denominado lonsdaleita.

Los investigadores también expresan su agradecimiento al difunto coautor, el profesor Paul Macmillan, quien fue jefe de química de Sir William Ramsay en la UCLA, por unir al equipo, su incansable entusiasmo por este trabajo y sus perdurables contribuciones al campo de la investigación del diamante.


Métodos para ensamblar un diamane estable bajo alta presión.


más información:
Materiales de carbono formados por choque con sp3– y sp2módulos de nanoestructura interconectados, procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias (2022). DOI: 10.1073/pnas.2203672119

Presentado por University College London

La frase: Asteroid Impacts Create Diamond Materials with Exceptionally Complex Structures (19 de julio de 2022) Consultado el 19 de julio de 2022 en https://phys.org/news/2022-07-asteroid-impacts-diamond-materials-exectively.html

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