Pesquisas de Química

Se você imaginava que sabíamos tudo a respeito do carbono, pesquisadores descobriram uma nova fase de carbono (novo alótropo), chamado carbono Q. Alótropos são substâncias simples formadas por um mesmo elemento, diferenciando pelo número de átomos (atomocidade) ou pela estrutura cristalina. Os dois alótropos de carbono mais conhecidos são a grafita e o diamante (acrescentemos os fulerenos, grafenos e os nanotubos de carbono).
O carbono Q tem algumas características muito incomuns, que deixaram os cientistas atônitos – por exemplo, é mais duro do que o diamante e brilha quando exposto mesmo a níveis baixos de energia. É também ferromagnético, algo impensável no diamante e na grafita. O carbono Q pode ser um grande material promissor para o desenvolvimento de novas tecnologias de displays eletrônicos, dizem os cientistas.
Por ora, o que é mais interessante sobre o carbono Q é que ele pode reduzir em muito o custo e o esforço necessários para fazer diamantes artificiais. Hoje, gasta-se uma incrível quantidade de calor e pressão para produzir diamantes sintéticos, mas a nova técnica com o carbono Q funciona à temperatura e pressão ambientes.
Para a produção do carbono Q os cientistas começaram com um substrato como o vidro ou um polímero plástico, e, em seguida, o cobriram com carbono amorfo (que não tem uma estrutura cristalina bem definida).
Quando esse material é atingido com um pulso de laser de curta duração, a temperatura dispara para mais de 3.700oC; sob brusco resfriamento, forma-se uma fina película de carbono Q. Alterando-se a forma como os materiais precursosres são misturados e a duração do pulso de laser, pode-se alterar a rapidez com que o material esfria, o que significa que pode-se criar estruturas de diamante a partir do carbono Q.
“Podemos criar nanoagulhas de diamante ou microagulhas, nanopontos, ou filmes de diamante de grande área superficial,com aplicações no encapsulamento de fármacos, em processos industriais e criação de comutadores de alta temperatura e potência eletrónica. O diamante assim produzido tem uma estrutura cristalina única, tornando-o mais forte do que os materiais policristalinos atuais”. Os cientistas usam, basicamente, um laser como os usados para a cirurgia a laser nos olhos. Então, o processo em si é relativamente barato, dizem os cientistas.
Mas a grande questão é: se o carbono Q é mais duro do que o diamante, por que não substituir o diamante com o novo alótropo? A resposta é simples: o carbono Q é ainda demasiado novo para que a sua utilidade seja efetivamente entendida.
Segundo Narayan, chefe da equipe de cientstas, “Nós podemos fazer filmes de carbono Q e estamos entendendo as suas propriedades, mas ainda estamos nos estágios iniciais de entender como manipulá-lo”. “Sabemos muito sobre diamantes. Nós ainda não sabemos como fazer nanopontos ou microagulhas de carbono Q. Isso é algo em que estamos trabalhando.”
A descoberta foi publicada em dois jornais: Journal of Applied Physics (http://scitation.aip.org/content/aip/journal/jap/118/21/10.1063/1.4936595) e APL Materials (http://scitation.aip.org/content/aip/journal/aplmater/3/10/10.1063/1.4932622).
A North Carolina State University, origem desta pesquisam tem hoje uma patente depositada sobre o carbono Q e a técnica de criação de diamante. Quem viver, verá.
Texto traduzido e adaprtado a partir do original inglês publicado em Science Alert (http://www.sciencealert.com/a-brand-new-phase-of-solid-carbon-has-been-discovered) em 01 de dezembro, de onde provém a figura deste post.