Investigadores en China han creado lo que afirman ser las primeras muestras de diamante hexagonal puro, una variante rara, según la teoría, del diamante superresistente que se encuentra en meteoritos procedentes de planetas enanos destrozados. El diamante natural, también llamado diamante cúbico, ha sido considerado durante tanto tiempo el material natural más duro de la Tierra que la escala de dureza de Mohs, que clasifica la resistencia de los minerales al rayado, utiliza el diamante como límite superior. Se le llama diamante cúbico por la disposición ordenada de sus átomos de carbono en una estructura cúbica. En cambio, el diamante hexagonal organiza los átomos de carbono en una red formada por hexágonos, como un panal de abejas.
Un mineral esquivo
En 1962, investigadores del Centro de Investigación del Carbón de Pittsburg teorizaron que las capas de átomos de carbono que componen el diamante podrían organizarse en una red hexagonal en lugar de una cúbica, gracias a la forma en que el carbono forma enlaces con otros átomos de carbono. En 1967, los investigadores descubrieron en el laboratorio el diamante hexagonal, o lonsdaleíta, y sospecharon que podría ser más duro que el diamante cúbico.
Comenzaron a buscarlo en un tipo especial de meteorito rico en diamantes llamado ureilita, que se forma a partir del manto de planetas enanos que se estrellaron. Las primeras detecciones de diamante hexagonal en estado natural se documentaron en un artículo de 1967: tres meteoritos de Canyon Diablo (fragmentos de un asteroide que creó un gran cráter en Arizona) con aproximadamente un 30% de fases de diamante hexagonal y un 70% de fases de diamante cúbico, y meteoritos de Goalpara (encontrados en Assam, India) que tenían una pequeña cantidad de diamante hexagonal.
No todos coinciden en la existencia de la lonsdaleíta de Canyon Diablo. Algunos científicos creían que la evidencia podría explicarse por un diamante cúbico defectuoso apilado de forma caótica, y no estaban convencidos de que la lonsdaleíta se hubiera detectado en estudios anteriores. Sin embargo, varios estudios recientes han identificado lonsdaleíta en meteoritos y en muestras de laboratorio, incluyendo un estudio de 2025 que sintetizó pequeñas cantidades en el laboratorio.
El principal desafío para identificar la lonsdaleíta radica en la falta de muestras puras; en muchos casos, se encuentra mezclada con diamante cúbico, grafito y otros minerales. Esto dificulta, e incluso imposibilita, la comprobación y medición de sus propiedades únicas.
El nuevo estudio, publicado el 4 de marzo en la revista Nature, abordó este problema creando varias muestras de diamante hexagonal puro de aproximadamente 1,5 milímetros de diámetro, lo suficientemente grandes como para medir sus propiedades materiales. El equipo descubrió que el diamante hexagonal es más rígido y duro que el diamante cúbico, y que resiste la oxidación mucho mejor. Esto significa que el diamante hexagonal puede tolerar temperaturas mucho más altas sin que su superficie se ensucie por la reacción con el oxígeno, lo cual es importante para aplicaciones como la perforación.
¿Primera evidencia de un diamante hexagonal?
El estudio también aporta pruebas contundentes de que el diamante hexagonal es un material real. Según el estudio, “los análisis estructurales y espectroscópicos, respaldados por simulaciones de dinámica molecular a gran escala, confirman inequívocamente la identidad del HD (diamante hexagonal)”.
Para elaborar las muestras, los investigadores comprimieron grafito altamente organizado (grafito con átomos de carbono ordenados) durante 10 horas a 20 gigapascales, o aproximadamente 200.000 veces la presión atmosférica terrestre a nivel del mar, y lo sometieron a temperaturas que oscilaron entre 1300 y 1900°C). A temperaturas y presiones más elevadas, la lonsdaleíta comenzó a transformarse en diamante cúbico.
El diamante hexagonal podría mejorar los procesos y herramientas que actualmente dependen del diamante cúbico, como las herramientas de perforación y corte, el pulido de recubrimientos abrasivos y la disipación de calor en componentes electrónicos. Su presencia en meteoritos también puede revelarnos mucho sobre su formación y procedencia, aportando más información sobre nuestro sistema solar.
Según Chong-Xin Shan, codirector del nuevo estudio publicado en Nature y físico de la Universidad de Zhengzhou, este material esquivo “tiene aplicaciones potenciales en muchos campos, por ejemplo, en herramientas de corte, en materiales de gestión térmica y en detección cuántica”, declaró a Nature en un artículo.
Según los autores, el nuevo estudio también proporciona “una estrategia práctica para producir diamante hexagonal (HD) en grandes cantidades”, lo que abre el camino a muestras más grandes, una mayor exploración científica y aplicaciones industriales que ya no estén limitadas por la dureza del diamante cúbico.
Fuente: Live Science.
