Nova fase do carbono foi descoberta e pode ser usada para criar diamantes

Pesquisadores descobriram uma nova fase do carbono sólido, chamado Q-carbono.

Eles podem usá-lo agora para criar diamantes baratos à temperatura ambiente e pressão regular do ar. Fases são formas distintas de um mesmo material, e, atualmente, existem duas fases contínuas conhecidas de carbono: grafite e diamante. Mas, a pesquisa revela uma fase nova e rara. “Agora, nós criamos uma terceira fase sólida de carbono. O único lugar que ela pode ser encontrada no mundo natural seria, eventualmente, no núcleo de alguns planetas“, disse o pesquisador Jay Narayan, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos EUA.

Além de ser uma fase da matéria, Q-carbono também tem algumas características muito estranhas que animaram os cientistas. Esta fase, por exemplo, deixa o carbono mais duro que o diamante e brilha quando exposto a baixos níveis de energia. Ele também se torna ferromagnético, assim como o diamante e o grafite. “Nós nem sequer pensávamos que isso era possível. A força do Q-carbono e sua baixa função de trabalho, liberando elétrons, faz dele muito promissor para o desenvolvimento de novas tecnologias de aparelhos eletrônicos“, acrescenta Narayan.

Por enquanto, o mais interessante sobre Q-carbono é que ele pode reduzir muito o custo e os esforços necessários para fazer estruturas de diamante, que são utilizadas em toda a indústria médica e de tecnologia. Normalmente é preciso grandes quantidades de calor e pressão para produzir diamantes sintéticos, mas a nova técnica funciona à temperatura e pressão ambiente.

Graças à composição do Q-carbono isso é possível. Os cientistas começam com um substrato, como o vidro ou um polímero plástico, e, em seguida, o reveste com carbono amorfo (um tipo de carbono que não tem uma estrutura cristalina bem definida). Quando o carbono é atingido com um curto pulso de laser, a temperatura sobe para cerca de 3.727 graus Celsius, antes de rapidamente arrefecer e formar uma fina película de Q-carbono. Mas, misturando o substrato e a duração do pulso de laser, os pesquisadores podem alterar a rapidez com que o material esfria, o que possibilita a criação de estruturas de diamante com o Q-carbono.

“Podemos criar nano-agulhas de diamante ou microagulhas com filmes de diamante, podendo carregar medicamentos, nanopontos, processos industriais e criar mecanismos eletrônicos de alta temperatura e potência“, disse Narayan.

Nano-agulhas e microagulhas são agulhas minúsculas que podem ser utilizadas em técnicas médicas de alta precisão. Nanopontos são minúsculas estruturas que criam campos magnéticos ou elétricos minúsculos que podem armazenar grandes quantidades de informação e energia, bem como criar os dispositivos emissores de luz.

“Nós podemos fazer filmes de Q-carbono e estamos aprendendo suas propriedades, mas ainda estamos nos estágios iniciais de entender como manipulá-lo. Sabemos muito sobre diamantes, para que possamos fazer nanopontos com ele, mas ainda não sabemos como fazer nanopontos ou microagulhas com Q-carbono. Isso é algo em que estamos trabalhando“, concluiu Narayan.

A descoberta será publicada no Journal of Applied Physics e no APL Materials. A Universidade Estadual da Carolina do Norte está com uma patente pendente do Q-carbono e a técnica de criação de diamante.