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Nanobarras de diamante agregadas

Agregados de nanodiamantes naturales de la estructura de impacto de Popigai , Siberia, Rusia. [1]
Estructura interna de los nanodiamantes de Popigai. [1]
Estructura interna de nanodiamantes sintéticos. [1]

Las nanobarras de diamante agregadas , o ADNR , son una forma nanocristalina de diamante , también conocido 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 fulereno y se confirmó que era el material más duro y menos compresible conocido, con un módulo volumétrico isotérmico de 491 gigapascales (GPa), mientras que un diamante convencional tiene un módulo de 442-446 GPa; estos resultados se infirieron a partir de 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 más tarde a 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 una punta de nanodiamante. 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 del nanodiamante es probablemente inferior a 310 GPa. [5] Debido a su dureza, un hiperdiamante podría posiblemente superar 10 en la escala de Mohs de dureza mineral .

Síntesis

Los ADNR (hiperdiamantes/nanodiamantes) se producen comprimiendo polvo de fulerita (una forma sólida de fulereno de carbono alotrópico ) mediante uno de dos métodos bastante similares. Uno utiliza una celda de yunque de diamante y se aplica una presión de ~37 GPa sin calentar la celda. [6] En otro método, la fulerita 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] En la década de 1990, los investigadores informaron sobre 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 ]

Los agregados de nanodiamantes de aproximadamente 1 mm de tamaño también se forman en la naturaleza a partir del grafito tras el impacto de un meteorito, como el de la estructura de impacto de Popigai en Siberia, Rusia. [1]

Véase también

Referencias

  1. ^ abcd Ohfuji, Hiroaki; Irifune, Tetsuo; Litasov, Konstantin D.; Yamashita, Tomoharu; Isobe, Futoshi; Afanasiev, Valentin P.; Pokhilenko, Nikolai P. (2015). "Aparición natural de diamante nanopolicristalino puro a partir de un cráter de impacto". Scientific Reports . 5 : 14702. Bibcode :2015NatSR...514702O. doi :10.1038/srep14702. PMC  4589680 . PMID  26424384.
  2. ^ Irifune, Tetsuo; Kurio, Ayako; Sakamoto, Shizue; Inoue, Toru; Sumiya, Hitoshi (2003). "Materiales: Diamante policristalino ultraduro de grafito". Naturaleza . 421 (6923): 599–600. Código Bib :2003Natur.421..599I. doi :10.1038/421599b. PMID  12571587. S2CID  52856300.
  3. ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dubrovinsky, Leonid; Crichton, Wilson; Langenhorst, Falko; Richter, Asta (2005). "Nanobarras de diamante agregadas, la forma más densa y menos compresible del carbono". Applied Physics Letters . 87 (8): 083106. Bibcode :2005ApPhL..87h3106D. doi :10.1063/1.2034101.
  4. ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dub, Sergey; Dubrovinsky, Leonid (2006). "Resistencia al desgaste superior de nanobarras de diamante agregadas". Nano Letters . 6 (4): 824–6. Bibcode :2006NanoL...6..824D. doi :10.1021/nl0602084. PMID  16608291.
  5. ^ ab Blank, V (1998). "Fases ultraduras y superduras de fullerita C60: 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 2011-07-21. 
  6. ^ ab Blank, 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. Bibcode :1994PhLA..188..281B. doi :10.1016/0375-9601(94)90451-0.
  7. ^ Kozlov, M (1995). "Forma superdura de carbono obtenida a partir de C 60 a presión moderada". Synthetic Metals . 70 (1–3): 1411–1412. doi :10.1016/0379-6779(94)02900-J.
  8. ^ Blank, V (1995). "Fases de carbono ultraduras y superduras producidas a partir de C 60 mediante calentamiento a alta presión: estudios estructurales y Raman". Physics Letters A . 205 (2–3): 208–216. Código Bibliográfico :1995PhLA..205..208B. doi :10.1016/0375-9601(95)00564-J.
  9. ^ Szwarc, H; Davydov, V; Plotianskaya, S; Kashevarova, L; Agafonov, V; Ceolin, R (1996). "Modificaciones químicas de C bajo la influencia de la presión y la temperatura: del C cúbico al diamante". Synthetic Metals . 77 (1–3): 265–272. doi :10.1016/0379-6779(96)80100-7.
  10. ^ Blank, V (1996). "Transformaciones de fase en C 60 sólido bajo tratamiento de alta presión y alta temperatura y la estructura de fuleritas polimerizadas en 3D". Physics Letters A . 220 (1–3): 149–157. Bibcode :1996PhLA..220..149B. doi :10.1016/0375-9601(96)00483-5.

Enlaces externos

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