Lasers transformam plástico em nanodiamantes intactos em laboratório

Cada disparo do laser na experiência alemã produziu cerca de 10 biliões de nanodiamantes. Numa estação da Infraestrutura de Luz Extrema (ELI), a sul de Praga, um laser dispara três vezes por minuto contra uma película de plástico com apenas 100 micrómetros de espessura. Cada impulso envia uma onda de choque através da película, comprime o plástico até pressões na ordem dos 100 gigapascais, ou cerca de 14,5 milhões de libras (6,6 milhões de kg) por polegada quadrada, e forma diamantes que são projetados para um cilindro coletor. O trabalho provém do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e da Universidade de Rostock, e começou com experiências que reproduzem as condições no interior de Neptuno e de Urano, onde as temperaturas chegam a vários milhares de graus Celsius. Inicialmente, a equipa só conseguiu detetar os cristais durante pouco tempo. Dominik Kraus, do Instituto HEDI do HZDR, afirmou que a equipa esperava que se formassem nanodiamantes, mas que a rapidez do processo a surpreendeu.

O verdadeiro obstáculo era a aterragem. Quando a onda de compressão sai da amostra e entra no vácuo, acelera os diamantes para além dos 22 000 mph (35 400 km/h), ou seja, 10 quilómetros por segundo, uma velocidade comparável à de um impacto de meteorito. A solução foi um meio muito macio: um gel iónico solúvel em água que funciona no vácuo. O gel apanhou as partículas, e a equipa pôde então lavá-las e examiná-las. Na Universidade de Rostock, um microscópio eletrónico ELMI-MV, capaz de distinguir átomos individuais, confirmou o seu tamanho e estrutura. Ben Heuser, do HZDR, principal autor do estudo, descreveu como «um momento especial pelo qual trabalhávamos há anos» a observação direta dos diamantes purificados. A produção continua a ser pequena: algumas centenas de microgramas exigiram cerca de 100 disparos.

O interesse está no que o método muda. Diamantes mais pequenos oferecem mais área de superfície para uma mesma quantidade de material, o que, segundo os investigadores, poderá torná-los melhores catalisadores, por exemplo na decomposição do CO2 com luz solar. Partir do plástico também facilita a adição de outros elementos ao cristal, adaptando-o a funções específicas, como a melhoria dos agentes de contraste utilizados em exames de ressonância magnética. Os investigadores referem ainda a utilização dos diamantes em sensores quânticos. Essas aplicações continuam na fase de propostas; o estudo, em si, apresenta um resultado laboratorial.

Os investigadores pretendem chegar à ordem do miligrama, uma quantidade comparável à da produção convencional, e afirmam que lasers mais eficientes em termos energéticos, provenientes da investigação em fusão nuclear, poderão disparar impulsos potentes com maior frequência e tornar o processo escalável. Não é indicada nenhuma data para a produção comercial. A equipa tem também a intenção de utilizar a mesma compressão laser para produzir BC8, uma forma de carbono que até agora só existe em teoria e que deverá ser mais densa do que o diamante, igualmente dura e menos frágil. A sua formação exige condições que não ocorrem naturalmente na Terra, pelo que a primeira tentativa, a pressões mais elevadas, está prevista para novembro. O estudo foi publicado pela primeira vez na revista Diamond and Related Materials.