Crean por primera vez diamantes artificiales sin la gigantesca presión que necesita uno natural

Madrid

Los diamantes naturales tardan en formarse millones de años. Su formación ocurre en lo que se llama "zona estable de diamantes", a 150 kilómetros de profundidad terrestre, o en las llamadas "zonas de subducción", a unos 80 km bajo la corteza terrestre. Ambos son puntos de nuestro planeta donde la presión es altísima y donde hay temperaturas superiores a los 1000 grados centígrados.

Sin embargo, también existen los diamantes sintéticos o artificiales. Se llevan "cultivando" en laboratorio desde los 70. El problema es que se gasta muchísima energía en crearlos porque hace falta reproducir las gigantescas presiones donde aparecen (hasta 6 gigapascales, o medio millón de atmósferas) y también altísimas temperaturas (entre 1300 y 1600 grados). Además, los diamantes producidos con estas técnicas siempre están limitados a tamaños de un centímetro cúbico debido a que para lograr presiones tan altas solo se puede hacer a una escala de longitud relativamente pequeña.

Ahora, un equipo de investigadores dirigido por el famoso químico-físico Rod Rouff, uno de los mayores expertos mundiales en materiales de carbono, dice que "ha roto el paradigma existente" de que es necesaria una presión gigantesca para crear los diamantes: han desarrollado un nuevo método que crea diamantes a 1 sola atmósfera, sólo 101.325 Pascales, es decir, la presión que hay al nivel del mar.

Lo han hecho en un laboratorio de Corea del Sur. En el Centro de Materiales Multidimensionales de Carbono, dependiente del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan, donde Rouff es profesor distinguido.

Y lo han conseguido calentando a 1025 grados de temperatura una aleación de metal líquido compuesta de galio, hierro, níquel y silicio. Han publicado su hallazgo en la revista Nature.

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Cómo lo han conseguido

Ruoff explica que empezaron sus estudios para crear diamantes con esta técnica usando "una cámara grande con un volumen de 100 litros". Sin embargo, sigue, "la búsqueda era muy lenta debido al tiempo necesario para conseguir que pudiera llenarse con 1 atmósfera de presión y con una mezcla de hidrógeno y metano bastante pura". Tardaban tres horas solo en preparar todo para que pudiera comenzar el experimento.

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Explica Ruoff que le pidió a uno de sus colaboradores que diseñara y construyera una cámara mucho más pequeña para reducir en gran medida el tiempo necesario.

El nuevo sistema solo tenía 9 litros de volumen y podía empezar a trabajar en sólo 15 minutos. A partir de ese momento todo se aceleró enormemente.

El equipo descubrió la "receta" para crear el diamante en esta cámara. Una aleación de metal líquido con estos componentes en porcentajes atómicos

• 77,75 % de galio
• 11,00 % de niquel
• 11,00% de hierro
• 0,25% de silicio

Cuando esta mezcla se expone al metano y al hidrógeno a una presión de 1 atm y a 1025 grados, comienza a crearse el diamante.

Yan Gong, uno de los estudiantes del UNIST y primer autor, cuenta cómo se encontró el primer diamante cultivado:

Un día, cuando realicé el experimento y luego enfrié el crisol de grafito para solidificar el metal líquido y retiré la pieza de metal líquido solidificado, noté un patrón de arco iris extendido en unos pocos milímetros en la superficie inferior de esta pieza. Entonces... ¡Descubrimos que los colores del arco iris se debían a los diamantes!

Las mediciones que hicieron después confirman que la película de diamante sintetizada tiene una pureza muy alta. El equipo descubrió después que el diamante de alta calidad se puede cultivar sustituyendo el níquel por cobalto o reemplazando el galio con una mezcla de galio e indio,

Ruoff, cuyo equipo sigue trabajando en comprender la estructura de su creación, dice que "con este sistema el diamante puede cultivarse en una amplia variedad de aleaciones de metales líquidos con un punto de fusión relativamente bajo, por ejemplo indio, estaño, plomo, bismuto, galio". También cree que se podrá hacer con , antimonio y telurio, e incluir en la aleación fundida otros elementos como manganeso, hierro, níquel y cobalto.