NANODIAMANTES a partir de botellas de plástico
Neptuno y Urano pueden acumular piezas de millones de quilates
En planetas helados como Neptuno y Urano algunos investigadores creen que la llamada “lluvia de diamantes” -una precipitación del carbono- se produce de manera mucho más frecuente de lo que se ha creído hasta ahora. En laboratorio, disparando con un láser a una fina lámina de plástico PET se ha calentado la superficie hasta 6.000 grados. La onda de choque comprimió la materia y se generó diminutos diamantes. Hay que saber más.
Un equipo de investigadores, dirigido por el Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y la Universidad de Rostock en Alemania, y la École Polytechnique de Francia en colaboración con el SLAC de Stanford, ha llevado a cabo un experimento del que informaban recientemente en Science Advances.
Ya antes habían estudiado una materia plástica formada por Carbono e Hidrógeno, que son elementos clave en el estudio químico profundo de Urano y Neptuno -también de la Tierra podríamos añadir-.
En un experimento primero, los científicos recrearon las temperaturas y presiones extremas que se dan en las profundidades de los gigantes helados Neptuno y Urano. Y, por primera vez, observaron la lluvia de diamantes mientras se producía.
A partir de plástico PET
Esta vez han documentado el experimento utilizando plástico PET, el de las botellas de agua, para recrear con mayor exactitud, aunque dentro de la probabilística, la composición química de esos planetas. “El oxígeno aceleró la división del carbono y el hidrógeno y eso lleva a la formación de nanodiamantes porque los átomos del Carbono pueden combinarse con más facilidad”, afirma el físico Dominik Kraus, de la empresa HZDR y profesor en la Universidad de Rostock.
En busca del proceso
La investigación galo-germana debe explicar con más precisión el proceso en el cual se forma la lluvia de diamantes. Y podría llevar a un nuevo método de producción de nanodiamantes, que tienen muchas aplicaciones en electrónica, farmacopea, tecnología hospitalaria…
“En el informe anterior documentamos por vez primera la formación de diamantes a partir de distintas mezclas. Desde aquel estudio ha habido muchos experimentos con varios materiales puros”, añade Siegfried Glenzer, que dirige el Departamento de Alta Densidad de Energía en el SLAC, Laboratorio Nacional de Aceleradores, en Stanford.
“Pero dentro de los planetas, es mucho más complicado, porque hay muchas más sustancias químicas en esa mezcla. Así que teníamos que queríamos averiguar qué tipo de efecto tienen estas sustancias químicas adicionales”.
Nanodiamantes y botellas de plástico
Aunque pocos lo entendamos, para generar ondas de choque en el plástico, los investigadores han utilizado un láser óptico de alta potencia en un aparato llamado Matter in Extreme Conditions (MEC). Lo han hecho en la Fuente de Luz Coherente Linac del SLAC. Luego, utilizando pulsos de rayos X en la Fuente de Luz investigaron los cambios habidos en el plástico de tipo PET. El que todos utilizamos a diario en casa -por desgracia para el medio ambiente-.
Para explicar este gráfico, en el experimento se disparó con un láser a una fina lámina de plástico PET simple. Los fuertes destellos del láser que incidieron sobre la muestra de material similar a una lámina la calentaron brevemente hasta los 6.000 grados centígrados. Y generaron así una onda de choque que comprimió la materia a millones de veces la presión atmosférica durante unos pocos nanosegundos. Los científicos pudieron determinar que bajo esa presión extrema se formaron diminutos diamantes, los llamados nanodiamantes. Infografía: HZDR / Blaurock
Los científicos estiman que el diamante en Neptuno y Urano crecerá mucho más que estos nanodiamantes generados en estos experimentos
Se confirmó que los átomos del material plástico se reorganizaban en pequeñas zonas de diamante al utilizar una técnica específica que es la difracción de rayos X.
Oxígeno, el mejor amigo del diamante
Los científicos determinaron que estas regiones de diamante crecieron hasta alcanzar escasos nanómetros. Descubrieron que la presencia de oxígeno en el material permitía que los nanodiamantes crecieran más deprisa.
Los científicos estiman que el diamante en Neptuno y Urano crecerá mucho más que estos nanodiamantes generados en estos experimentos. Y se atreven a calcular que alcanzarían millones de quilates. Algo que cambiaría la realidad actual de la industria del diamante.
Sobre el “hielo negro”
Los científicos también descubrieron evidencia de que el agua superiónica podría formarse en presencia de diamantes. Esta fase de agua recién descubierta, que se suele denominar “hielo negro caliente”, existe a temperaturas y presiones extremadamente altas.
Las moléculas de agua se desintegran en estas condiciones extremas y los átomos de oxígeno forman una red cristalina en la que los núcleos de hidrógeno flotan libres.
El núcleo de los planetas
“Sabemos que el núcleo terrestre está compuesto mayoritariamente por hierro, pero muchos experimentos están investigando cómo la presencia de elementos más ligeros puede cambiar las condiciones de su fusión”, dijo Silvia Pandolfi, científica y colaboradora de SLAC.
“Nuestro experimento explica cómo estos elementos pueden cambiar las condiciones en las que se forman los diamantes en los grandes planetas helados. Si queremos modelar planetas con precisión, debemos acercarnos lo más posible a la composición real de su interior”, concluyó.
Edición BE OnLoop con información de Phys.org y Postsus
