Il materiale composto da carbonio e azoto è duro quasi quanto il diamante

Un materiale sfuggente che gli scienziati volevano realizzare da decenni è stato finalmente sintetizzato sotto un calore e una pressione tremendi – ed è duro quasi quanto il diamante. Potrebbe essere potenzialmente utilizzato in utensili da taglio, sensori e persino come esplosivo.

Nel 1989, i ricercatori hanno teorizzato che un materiale composto da carbonio e azoto sarebbe meno comprimibile e più resistente al taglio persino del diamante, il materiale più duro conosciuto. Ma gli sforzi per realizzarlo fallirono.

Ora, Dominique Laniel dell’Università di Edimburgo, nel Regno Unito, e i suoi colleghi hanno creato minuscoli campioni del materiale, un tipo di nitruro di carbonio. Lo hanno fatto comprimendo carbonio e azoto tra punte di diamante a 700.000 volte la pressione atmosferica e riscaldandoli a 3.000°C con i laser.

Il diamante ha una durezza di circa 90 gigapascal e il precedente materiale più duro conosciuto, il nitruro di boro cubico, ha un punteggio compreso tra 50 e 55 GPa. Laniel afferma che il nuovo materiale ha un punteggio compreso tra 78 e 86 GPa, a seconda di quale delle tre strutture cristalline si forma.

La stima del lavoro del 1989 secondo cui la durezza della sostanza avrebbe superato quella del diamante è stata ora ribaltata, e ora si pensa che nessun materiale possa superarla.

“C’è un enorme divario tra il diamante e il [previous] il secondo migliore. Quindi stiamo iniziando a colmare questa lacuna”, afferma Laniel. Dice che il nuovo materiale viene chiamato nitruro di carbonio anche se esistono materiali costituiti da questi due elementi che sono molto diversi, e che un nome chimicamente più accurato sarebbe “un po’ un boccone”, quindi i ricercatori sono aperti a suggerimenti.

I campioni sono larghi solo 5 micrometri e profondi 3 micrometri e la produzione su larga scala potrebbe essere difficile. L’uso di diamanti più grandi per comprimere i campioni consentirebbe teoricamente di produrre pezzi di materiale più grandi, ma per formarli sarebbe necessaria una compressione ancora più forte.

Ciò renderebbe il nitruro di carbonio molto più costoso da acquistare rispetto al diamante. Ma Laniel afferma che il materiale presenta vantaggi che il diamante non ha, come la generazione di un segnale elettrico sotto pressione, che potrebbe renderlo utile nei sensori. La sua elevata densità di energia potrebbe anche renderlo un potente esplosivo meno tossico per l’ambiente rispetto alle alternative attuali, afferma Laniel.