Più duro del diamante
Un gruppo di fisici in Germania ha creato un materiale più duro del diamante. Natalia Dubrovinskaia e i colleghi dell'Università di Bayreuth hanno realizzato il nuovo materiale sottoponendo molecole di carbonio-60 a una pressione estremamente elevata. Si prevede che la nuova forma di carbonio, nota come ADNR (acronimo di aggregated diamond nanorods, ossia nanotubi di diamante aggregati), avrà molte applicazioni industriali. Grazie alla combinazione di proprietà fisiche e chimiche uniche quali durezza, elevata conduttività termica, ampio intervallo di banda, elevata mobilità di elettroni e lacune e inerzia chimica, il diamante è stato usato per un'ampia serie di applicazioni nel campo della scienza e della tecnologia moderne ed è in ascesa la domanda di materiali simili al diamante nelle applicazioni elettroniche. Sebbene la microelettronica basata sul diamante abbia scarse prospettive di sostituire del tutto quella basata sul silicio, i dispositivi al diamante potrebbero essere impiegati in situazioni in cui l'elettronica al silicio fallisce: i chip di diamante potrebbero in teoria continuare a funzionare a temperature di varie centinaia di gradi, mentre i dispositivi al silicio in genere si guastano a temperature superiori a 450 gradi Kelvin. Le applicazioni elettrochimiche delle pellicole di diamante si sono sviluppate in misura considerevole negli ultimi anni e sono considerate un settore di ricerca promettente. Il diamante puro è un ottimo isolante e ha una scarsa conduttività elettrica, tuttavia, al pari del silicio, può essere trasformato in un semiconduttore usando tracce di impurità di boro o di azoto. La durezza del diamante deriva dal fatto che ogni atomo di carbonio è connesso ad altri quattro atomi tramite forti legami covalenti. Il nuovo materiale è diverso in quanto è composto da minuscoli tubi di diamante concatenati. Ogni tubo è un cristallo che ha un diametro di dimensioni comprese tra 5 e 20 nanometri e una lunghezza di circa 1 micron. La durezza di un materiale è definita dalla sua resistenza a un altro materiale che ne penetra la superficie e viene misurata mediante il suo modulo di compressibilità isoterma. Il modulo di compressibilità fornisce la variazione di volume di una sostanza solida quando cambia la pressione esercitata su di essa. I nanotubi di diamante aggregati hanno un modulo di 491 gigapascal (GPa), rispetto a 442 GPa del diamante tradizionale. Il gruppo ha creato gli ADNR comprimendo le molecole di carbonio-60 a 20 GPa, che corrisponde a quasi 200 volte la pressione atmosferica, riscaldandole contemporaneamente a 2500 gradi Kelvin. Secondo la dottoressa Dubrovinskaia, "la sintesi è stata possibile grazie all'impiego presso il Bayerisches Geoinstitut di Bayreuth di una pressa a più incudini di 5000 tonnellate, unica nel suo genere e in grado di raggiungere allo stesso tempo pressioni di 25 GPa e temperature di 2700 gradi Kelvin". Il Bayerisches Geoinstitut riceve finanziamenti a titolo del programma comunitario "Infrastrutture di ricerca" per quattro anni. Le proprietà dei campioni sono state misurate con una cella a incudine di diamante - un dispositivo in grado di generare pressioni quasi pari a quelle presenti al centro della terra - presso il Laboratorio europeo delle radiazioni da sincrotrone di Grenoble (Francia). Da tali misurazioni è risultato che gli ADNR sono circa 0,3 per cento più densi del diamante e che il nuovo materiale ha la più bassa compressibilità di qualsiasi altro materiale noto. Oltre a capire i motivi dell'eccezionale durezza del nuovo materiale, il gruppo di Bayreuth auspica anche di sfruttarne il potenziale industriale. La dottoressa Dubrovinskaia e due suoi colleghi hanno brevettato il processo utilizzato per creare il nuovo materiale. "Abbiamo sviluppato un concetto tecnologico innovativo per produrre il nuovo materiale in quantità industriali ed ora siamo alla ricerca di partner con i quali poter realizzare le nostre idee", ha affermato Natalia Dubrovinskaia.
Paesi
Germania