Fabrício Mainenti
RedatorPesquisadores na Alemanha utilizaram um laser de alta potência para transformar uma fina lâmina de plástico em diamantes. Nanodiamantes, para ser mais preciso — partículas que medem apenas alguns bilionésimos de metro de largura. O aspecto interessante é que, pela primeira vez, foi possível capturar esses nanodiamantes intactos e examiná-los.
Não é que, de repente, possamos fabricar joias com pedras de diamante gigantescas, mas o feito é importante, pois pode se tornar a forma mais limpa de produzir nanodiamantes, que já são utilizados na indústria.
O que aconteceu
Uma equipe do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e da Universidade de Rostock disparou pulsos de laser contra uma película de PET de 100 micrômetros de espessura — o mesmo tipo de plástico utilizado em garrafas de bebidas. Cada pulso enviava uma onda de choque através da película, comprimindo o carbono presente no plástico com força suficiente para formar nanodiamantes.
Experimentos anteriores, realizados pelo mesmo grupo, já haviam demonstrado que diamantes surgem sob essas condições, mas apenas durante o breve instante em que a pressão extrema é aplicada. Este novo trabalho demonstra que eles sobrevivem ao retorno às condições normais de pressão e temperatura, o que os torna utilizáveis.
Uma nova forma de fabricá-los
Os nanodiamantes são duros, estáveis e resistentes ao calor — qualidades fundamentais em produtos destinados a processos de esmerilhamento e polimento. Atualmente, a maior parte deles é produzida com o uso de explosivos. Segundo a equipe do HZDR, o método a laser gera partículas com maior pureza, menor dimensão e uma faixa de tamanho mais restrita do que a obtida por meio de explosões.
Dominik Kraus, físico do HZDR e professor em Rostock, afirmou em um estudo anterior que os lasers poderiam produzir esses diamantes "de uma forma muito mais limpa" do que as detonações, permitindo ajustar o tamanho e a composição atômica de acordo com a aplicação desejada.
Os dados
Os diamantes recuperados tinham um diâmetro médio de cerca de três nanômetros e continham aproximadamente 3.000 átomos de carbono cada um. Cada disparo de laser produzia cerca de dez trilhões deles; no entanto, a massa total é minúscula.
Foram necessários cerca de 100 disparos para reunir algumas centenas de microgramas, quantidade suficiente para estudá-los sob um microscópio. Os experimentos foram realizados nas instalações da Extreme Light Infrastructure (ELI), perto de Praga, onde existe um laser capaz de realizar cerca de três disparos por minuto.
A parte difícil
Capturar os diamantes foi o verdadeiro desafio, pois, quando a onda de choque atinge o lado oposto da película, as partículas são lançadas no vácuo a mais de dez quilômetros por segundo — uma velocidade que Kraus compara ao impacto de um meteorito.
Em seguida, um coletor rígido acaba destruindo-as no momento do impacto. Neste caso, a equipe utilizou um gel iônico macio — compatível com o vácuo e solúvel em água — como coletor, para depois dissolvê-lo e purificar os diamantes.
Possíveis aplicações
Entre os casos de uso, os pesquisadores apontam que os nanodiamantes produzidos por essa técnica poderiam ser empregados na fabricação de sensores quânticos altamente sensíveis, agentes de contraste que facilitam a visualização de estruturas em exames médicos (como em ressonâncias magnéticas) ou catalisadores para acelerar reações químicas — por exemplo, na decomposição de CO2 utilizando a luz solar.
Partir do plástico também facilita a dopagem dos diamantes, permitindo a incorporação de outros elementos para adaptá-los à tarefa desejada.
O obstáculo
Trata-se, ainda, de uma técnica de laboratório, e algumas centenas de microgramas estão muito aquém do que a indústria necessita. Os pesquisadores afirmam que o objetivo é atingir a escala de miligramas, comparável a uma produção padrão. Embora, para isso, aguardem avanços na pesquisa sobre fusão visando desenvolver lasers mais eficientes, capazes de disparar pulsos mais potentes e com maior frequência.
Um olhar para os planetas
Originalmente, a equipe utilizou lasers em plástico para simular o interior de gigantes gelados, como Netuno e Urano, onde as temperaturas atingem milhares de graus Celsius e as pressões são milhões de vezes superiores às da superfície terrestre.
Em 2022, descobriram que o oxigênio presente no PET ajudava o carbono a formar diamantes mais rapidamente, o que reforça a ideia de que diamantes realmente "chovem" no interior desses planetas. Na época, Kraus afirmou que esses gigantes gelados podem ser o tipo de planeta mais comum fora do nosso sistema solar.
O que vem a seguir
Os pesquisadores também pretendem usar a técnica para fabricar o BC8, uma forma de carbono que, até agora, existe apenas na teoria. Espera-se que ele seja mais denso que o diamante, igualmente duro e menos quebradiço — embora não possa ser formado naturalmente na Terra. A equipe planeja uma primeira tentativa em novembro, utilizando pressões mais elevadas.
Imagem de capa | HZDR
Texto traduzido e adaptado do portal parceiro Xataka Espanha
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