El nanodiamante de detonación ( DND ), también conocido como diamante ultradisperso ( UDD ), es un diamante que se origina a partir de una detonación . Cuando se detona una mezcla explosiva de TNT / RDX con deficiencia de oxígeno en una cámara cerrada, se desprenden partículas de diamante con un diámetro de c. En la parte frontal de la onda de detonación se forman 5 nm en el lapso de varios microsegundos.
Propiedades
El rendimiento del diamante después de la detonación depende decisivamente de las condiciones de síntesis y especialmente de la capacidad calorífica del medio refrigerante en la cámara de detonación (agua, aire, CO 2 , etc.). Cuanto mayor sea la capacidad de refrigeración, mayor será el rendimiento del diamante, que puede alcanzar el 90%. Después de la síntesis, el diamante se extrae del hollín utilizando alta temperatura y alta presión ( autoclave ) hirviendo en ácido durante un período prolongado (aproximadamente 1 a 2 días). La ebullición elimina la mayor parte de la contaminación metálica, procedente de los materiales de la cámara y del carbón no diamantado.
Diversas mediciones, incluida la difracción de rayos X [1] y la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución , [2] revelaron que el tamaño de los granos de diamante en el hollín se distribuye alrededor de 5 nm. Los granos son inestables con respecto a la agregación y forman espontáneamente grupos de tamaño micrométrico (ver figura arriba). La adhesión es fuerte y los contactos entre unos pocos nanogranos pueden mantener un grupo de tamaño micrométrico adherido a un sustrato. [2]
El diamante de tamaño nanométrico tiene una superficie relativa extremadamente grande. Como resultado, en su superficie se unen espontáneamente moléculas de agua y hidrocarburos de la atmósfera ambiental. [3] Sin embargo, se puede obtener una superficie limpia de nanodiamante con un manejo adecuado. [2]
Los granos de nanodiamantes de detonación en su mayoría tienen una red cúbica de diamante y son estructuralmente imperfectos. Los principales defectos son los gemelos múltiples , como sugiere la microscopía electrónica de transmisión de alta resolución. [2] A pesar de que la fuente de carbono para la síntesis del diamante (mezcla explosiva TNT/RDX) es rica en nitrógeno, la concentración de nitrógeno paramagnético dentro de los granos de diamante es inferior a una parte por millón (ppm). [1] El nitrógeno paramagnético (átomos de nitrógeno neutros que sustituyen al carbono en la red del diamante) es la forma principal de nitrógeno en el diamante y, por lo tanto, el contenido de nitrógeno en DND es probablemente muy bajo.
Métodos de síntesis alternativos.
Los nanocristales de diamante también se pueden sintetizar a partir de una suspensión de grafito en líquido orgánico a presión atmosférica y temperatura ambiente mediante cavitación ultrasónica. El rendimiento es aproximadamente del 10%. Se estima que el costo de los nanodiamantes producidos con este método es competitivo con el del proceso HPHT . [4] [5]
Una técnica de síntesis alternativa es la irradiación de grafito mediante pulsos láser de alta energía. La estructura y el tamaño de las partículas del diamante obtenido es bastante similar al obtenido en explosión. En particular, muchas partículas presentan maclamiento múltiple. [6]
Un grupo de investigación de la Universidad Case Western Reserve produjo nanodiamantes de 2 a 5 nm de tamaño en condiciones cercanas a la ambiental mediante un proceso de microplasma. [7]
Los nanodiamantes se forman directamente a partir de un gas y no requieren ninguna superficie para crecer.
Aplicaciones
Los productos comerciales basados en nanodiamantes están disponibles para las siguientes aplicaciones:
Diamantes refinados añadidos a revestimientos cerámicos para pintura (por ejemplo, Cerámica C6); [ cita necesaria ]
Uso en medicina
Los nanomateriales pueden transportar medicamentos de quimioterapia a las células sin producir los efectos negativos de los agentes de administración actuales. Grupos de nanodiamantes rodean los medicamentos asegurando que permanezcan separados de las células sanas, evitando daños innecesarios; al alcanzar los objetivos previstos, los medicamentos se liberan en las células cancerosas. Los diamantes sobrantes, cientos de miles de los cuales podrían caber en el ojo de una aguja, no inducen inflamación en las células una vez que han hecho su trabajo. [12] [13]
Premio Ig Nobel de la Paz 2012
En 2012, la empresa SKN recibió el Premio Ig Nobel de la Paz por convertir munición rusa antigua en nanodiamantes. [14]
Referencias
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