Las nanovarillas de diamante agregadas , o ADNR , son una forma nanocristalina de diamante , también conocida como nanodiamante o hiperdiamante .
Descubrimiento
El nanodiamante o hiperdiamante fue producido por compresión de grafito en 2003 por un grupo de investigadores en Japón y en el mismo trabajo, publicado en Nature , se demostró que era mucho más duro que el diamante a granel. [2] Más tarde también se produjo por compresión de fullereno y se confirmó que es el material conocido más duro y menos compresible, con un módulo de volumen isotérmico de 491 gigapascales (GPa), mientras que un diamante convencional tiene un módulo de 442-446 GPa; estos resultados se infirieron a partir de los datos de difracción de rayos X , que también indicaron que los ADNR son un 0,3% más densos que el diamante normal. [3] El mismo grupo describió posteriormente los ADNR como "que tienen una dureza y un módulo de Young comparables a los del diamante natural, pero con una 'resistencia al desgaste superior'". [4]
Dureza
Una superficie <111> (normal a la diagonal más grande de un cubo) de diamante puro tiene un valor de dureza de 167 ± 6 GPa cuando se raya con una punta de nanodiamante, mientras que la muestra de nanodiamante en sí tiene un valor de 310 GPa cuando se prueba con un nanodiamante. inclinar. Sin embargo, la prueba solo funciona correctamente con una punta hecha de un material más duro que la muestra que se está probando debido al agrietamiento. Esto significa que el valor real de los nanodiamantes probablemente sea inferior a 310 GPa. [5] Debido a su dureza, un hiperdiamante posiblemente podría exceder 10 en la escala de Mohs de dureza mineral .
Síntesis
Los ADNR (hiperdiamantes / nanodiamantes) se producen comprimiendo polvo de fullerita, una forma sólida de fullereno de carbono alotrópico , mediante dos métodos algo similares. Se usa una celda de yunque de diamante y se aplica una presión de ~ 37 GPa sin calentar la celda. [6] En otro método, la fullerita se comprime a presiones más bajas (2–20 GPa) y luego se calienta a una temperatura en el rango de 300 a 2500 K (27 a 2227 ° C). [7] [8] [9] [10] Los investigadores informaron en la década de 1990 de la dureza extrema de lo que ahora parece probable que hayan sido nanodiamantes. [5] [6] El material es una serie de nanobarras de diamante interconectadas, con diámetros de entre 5 y 20 nanómetros y longitudes de alrededor de 1 micrómetro cada una. [ cita requerida ]
Agregados de nanodiamantes ca. 1 mm de tamaño también se forma en la naturaleza, a partir del grafito tras el impacto de un meteorito, como el del cráter Popigai en Siberia, Rusia. [1]
Ver también
- Adamant - Sustancia mitológica más dura
- Nanotubos de carbono : alótropos de carbono con una nanoestructura cilíndrica
- Diamante : alótropo de carbono que se utiliza a menudo como piedra preciosa y abrasivo.
- Fullerita
- Lonsdaleita - Alótropo de celosía hexagonal de carbono
- Escala de Mohs de dureza mineral - Escala ordinal cualitativa de 1 a 10, que caracteriza la resistencia al rayado de varios minerales.
- Diboruro de renio
- Material superduro : material con una dureza Vickers superior a 40 gigapascales
Referencias
- ^ a b c d Ohfuji, Hiroaki; Irifune, Tetsuo; Litasov, Konstantin D .; Yamashita, Tomoharu; Isobe, Futoshi; Afanasiev, Valentin P .; Pokhilenko, Nikolai P. (2015). "Aparición natural de diamante nano-policristalino puro del cráter de impacto" . Informes científicos . 5 : 14702. Bibcode : 2015NatSR ... 514702O . doi : 10.1038 / srep14702 . PMC 4589680 . PMID 26424384 .
- ^ Irifune, Tetsuo; Kurio, Ayako; Sakamoto, Shizue; Inoue, Toru; Sumiya, Hitoshi (2003). "Materiales: Diamante policristalino ultraduro de grafito". Naturaleza . 421 (6923): 599–600. Código Bibliográfico : 2003Natur.421..599I . doi : 10.1038 / 421599b . PMID 12571587 .
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- ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dub, Sergey; Dubrovinsky, Leonid (2006). "Resistencia al desgaste superior de nanovarillas de diamante agregadas". Nano Letras . 6 (4): 824–6. Código bibliográfico : 2006NanoL ... 6..824D . doi : 10.1021 / nl0602084 . PMID 16608291 .
- ^ a b Blank, V (1998). "Fases ultraduro y superduro de fullerita C 60 : Comparación con el diamante en dureza y desgaste" (PDF) . Diamante y materiales relacionados . 7 (2–5): 427–431. Bibcode : 1998DRM ..... 7..427B . CiteSeerX 10.1.1.520.7265 . doi : 10.1016 / S0925-9635 (97) 00232-X . Archivado desde el original (PDF) el 21 de julio de 2011.
- ^ a b En blanco, V; Popov, M; Buga, S; Davydov, V; Denisov, V; Ivlev, A; Marvin, B; Agafonov, V; et al. (1994). "¿Es la fullerita C 60 más dura que el diamante?". Physics Letters A . 188 (3): 281. Código bibliográfico : 1994PhLA..188..281B . doi : 10.1016 / 0375-9601 (94) 90451-0 .
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- ^ Blank, V (1996). "Transformaciones de fase en C 60 sólido a alta presión-alta temperatura y estructura de fulleritas polimerizadas 3D". Physics Letters A . 220 (1-3): 149-157. Código Bibliográfico : 1996PhLA..220..149B . doi : 10.1016 / 0375-9601 (96) 00483-5 .
enlaces externos
- La invención de nanovarillas de diamante agregadas en Physorg.com
- Jeandron, Michelle (26 de agosto de 2005). "Los diamantes no son para siempre" . Mundo de la física .