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Nanobarra de diamante agregada

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

Las nanobarras 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 en masa. [2] Más tarde, también se produjo por compresión de fullereno y se confirmó que era 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 dedujeron 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 más tarde 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. consejo. Sin embargo, la prueba sólo 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 probablemente sea inferior a 310 GPa. [5] Debido a su dureza, un hiperdiamante posiblemente podría exceder 10 en la escala de dureza mineral de Mohs .

Síntesis

Los ADNR (hiperdiamantes/nanodiamantes) se producen comprimiendo polvo de fullerita, una forma sólida de fullereno de carbono alotrópico , mediante cualquiera de dos métodos algo similares. Se utiliza 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] Investigadores informaron en la década de 1990 sobre la extrema dureza 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 necesaria ]

Agregados de nanodiamante ca. 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]

Ver también

Referencias

  1. ^ abcdOhfuji , Hiroaki; Irifune, Tetsuo; Litasov, Konstantin D.; Yamashita, Tomoharu; Isobe, Futoshi; Afanasiev, Valentín P.; Pokhilenko, Nikolai P. (2015). "Aparición natural de diamante nanopolicristalino puro procedente del cráter de impacto". Informes científicos . 5 : 14702. Código Bib : 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 de carbono más densa y menos comprimible". Letras de Física Aplicada . 87 (8): 083106. Código bibliográfico : 2005ApPhL..87h3106D. doi :10.1063/1.2034101.
  4. ^ Dubrovinskaia, Natalia; Dub, Sergey; Dubrovinsky, Leonid (2006). "Resistencia superior al desgaste de nanobarras de diamante agregadas". Nano Letras . 6 (4): 824–6. Código Bib : 2006NanoL...6..824D. doi :10.1021/nl0602084. PMID  16608291.
  5. ^ ab En blanco, 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. Código bibliográfico : 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. 
  6. ^ ab 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?". Letras de Física A. 188 (3): 281. Código bibliográfico : 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". Metales sintéticos . 70 (1–3): 1411–1412. doi :10.1016/0379-6779(94)02900-J.
  8. ^ En blanco, V (1995). "Fases de carbono ultraduras y superduras producidas a partir de C 60 mediante calentamiento a alta presión: estudios estructurales y Raman". Letras de Física 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; Ceolín, R (1996). "Modificaciones químicas del C bajo la influencia de la presión y la temperatura: del C cúbico al diamante". Metales sintéticos . 77 (1–3): 265–272. doi :10.1016/0379-6779(96)80100-7.
  10. ^ En blanco, V (1996). "Transformaciones de fase en sólido C 60 en tratamiento a alta presión y alta temperatura y estructura de fulleritas polimerizadas en 3D". Letras de Física A. 220 (1–3): 149–157. Código bibliográfico : 1996PhLA..220..149B. doi :10.1016/0375-9601(96)00483-5.

enlaces externos

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