A síntese de carbonetos de nitrogénio tem sido uma possibilidade teórica há mais de 30 anos, reconhecida pelas suas propriedades como alta resistência ao calor desde os anos 1980, mas a sua criação prática permanecia inatingível até agora.
Investigadores da Universidade de Edimburgo, juntamente com colaboradores internacionais, criaram um material revolucionário que desafia a dureza do diamante e pode vir a tornar-se uma das substâncias mais resistentes conhecidas pela humanidade.
A trabalhar no Centro para a Ciência em Condições Extremas, a equipa conseguiu sintetizar carbonetos de nitrogénio, materiais que se acredita serem mais duráveis do que o nitreto de boro cúbico, que é atualmente o segundo material mais duro depois do diamante.
O avanço foi agora alcançado ao submeter precursores de carbono e nitrogénio a condições extremas — pressões entre 70 e 135 gigapascais — o equivalente a um milhão de vezes a pressão atmosférica da Terra — e temperaturas superiores a 1.500°C, num processo que resultou na formação de tetraedros CN4, uma das grandes aspirações estruturais da ciência dos materiais”, confessa Dominique Laniel, da Universidade de Edimburgo.
Recorrendo a feixes de raios-X, a equipa analisou a estrutura e propriedades do material para confirmar que três dos compostos sintetizados tinham a estrutura necessária para materiais super-duros. Surpreendentemente, estes compostos mantiveram a sua extrema dureza mesmo após arrefecerem e regressarem à pressão atmosférica normal.
“Estes materiais fornecem um forte incentivo para colmatar a lacuna entre a síntese de materiais de alta pressão e aplicações industriais”, dizem os investigadores, citados pelo New Atlas.
O avanço, publicado na revista Advanced Materials, não é apenas uma curiosidade científica, mas tem também implicações práticas.
A equipa prevê várias aplicações para estes materiais, desde revestimentos protetores para veículos e aeronaves, ferramentas de corte avançadas e fotodetectores.
“Não são apenas excecionais na sua multifuncionalidade, mas mostram que fases tecnologicamente relevantes podem ser recuperadas de uma pressão de síntese equivalente às condições encontradas a milhares de quilómetros no interior da Terra,” disse Florian Trybel, professor assistente na Universidade de Linköping.
“Acreditamos firmemente que esta investigação colaborativa abrirá novas possibilidades para o campo”, acrescenta o investigador.
“Investigações das propriedades físicas mostram que estes materiais fortemente ligados por ligações covalentes, ultra-incompressíveis e super-duros, também possuem alta densidade energética, propriedades piezoelétricas e de fotoluminescência,” notaram os autores do estudo.
“Os novos carbonetos de nitrogénio são únicos entre os materiais de alta pressão, uma vez que, sendo produzidos acima de 100 GPa, são recuperáveis no ar em condições ambientes”, concluem os investigadores.
