Explorando a resistência do carbono: descubra suas diversas formas tão duráveis quanto o diamante

Diamantes sempre tiveram sua fama, mas não são usados só para joias. Olhado do ponto de vista da Geologia, eles estão no topo da escala de Mohs (escala de dureza), que significa a resistência de um material ao risco/deformação, de modo que eles podem cortar, perfurar e polir outros materiais menos duros na escala.

Agora, a ciência está tentando prever outras formas de carbono que sejam tão potentes como diamantes. O que os pesquisadores fizeram foi usar modelos computacionais para identificar 43 formas de carbono até então desconhecidas que são consideradas estáveis e quase tão duras quanto ao diamante (algumas talvez mais duras). Cada nova variedade consiste em átomos de carbono dispostos e um padrão diferente.

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Os diamantes para a ciência

Sabe-se que os diamantes são caros não só nas joias, mas também em máquinas. Muitos aparelhos usam diamantes para pressionar outros materiais e há um custo enorme quando o diamante quebra. E encontrar outros materiais mais duros faz com que haja mais diversidade e um barateamento do custo.

Todas as 43 substâncias previstas atingiram o valor de referência para dureza de 40 gigapascais, ou seja, são superduras. O estimado é de que três superam a dureza dos diamantes, mas com pouca diferença. Claro que há incerteza nos cálculos e não há como saber enquanto não for criado mesmo.

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Sobre o estudo desenvolvido

O estudo usou uma combinação de previsões computacionais de estrutura de cristal com aprendizado de máquinas para encontrar novos materiais.

As técnicas dessa pesquisa podem ser usadas para outros estudos com materiais superduros, além dos que contém carbono. Por exemplo, materiais superduros contêm ligações químicas muito fortes e a carbono-carbono é uma delas. O boro e o nitrogênio também são comuns em materiais superduros.

Para se chegar aos resultados esperados, foi usado um algoritmo de código aberto chamado XtalOpt. Em seguida, foi aplicado um modelo de aprendizado de máquina para prever a dureza das estruturas de carbono geradas. A técnica representa uma aceleração de descoberta e de materiais superduros e pode representar um grande avanço para a área, de modo geral.

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Fontes: University at Buffalo; Science Daily.

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