El uso de diamantes para cortar vidrio no es una novedad, pero un equipo de investigación en el norte de China desarrolló recientemente el material de vidrio más resistente del mundo que puede dejar rasguños profundos en la superficie de los diamantes.

AM-III (nombre provisional), un material transparente algo amarillo hecho completamente de carbono, alcanzó 113 gigapascales (GPa) en la prueba de dureza Vickers.

En comparación, los diamantes naturales suelen tener una puntuación de 50 a 70, con algunos cortes hechos por el hombre que superan los 100 GPa.

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Aunque la producción en masa puede llevar años, y es poco probable que el precio sea barato, una ventana antibalas AM-III puede ser de 20 a 100 veces más resistente que algunos productos convencionales que se utilizan actualmente.

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Los investigadores dicen que el material de vidrio no parece tan atractivo como las joyas, pero tiene amplias aplicaciones en la industria de alta tecnología.

AM-III, por ejemplo, es un semiconductor eficaz como el silicio.

Esta capacidad para transmitir corriente eléctrica lo convertirá en un fuerte candidato para su uso en dispositivos fotovoltaicos, incluidas las armas, que necesitan operar en entornos hostiles como alta presión y temperaturas.

“La aparición de este tipo de material de carbono amorfo superduro y semiconductor ofrece excelentes candidatos para las aplicaciones prácticas más exigentes”, dijeron en un comunicado el profesor Tian Yongjun y sus colegas del Centro de Ciencias de Alta Presión de la Universidad de Yanshan en Qinhuangdao, provincia de Hebei. artículo publicado. en la revista Revista Nacional de Ciencias jueves.

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Cristal de diamante. En los cristales, los átomos y las moléculas están alineados en perfecto orden y dirección. Pero si hay múltiples órdenes y direcciones, la estructura interna se convierte en un caos y el material se convierte en vidrio.

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El vidrio, en general, es débil. Pero AM-III no es un trozo de vidrio, sino más bien un vidrio con cristales en su interior, según Tian y sus colegas.

Bajo el microscopio, las estructuras más detalladas de la materia aparecían en orden, al igual que los cristales. Pero alejar un poco la imagen cambiará la imagen en un completo desastre que parece innumerables gusanos congelados en un plato.

Los investigadores han descubierto que esta combinación de orden y desorden puede dar a una sustancia algunas características inusuales.

Han producido muchos tipos de materiales nuevos con diferentes composiciones para alterar el orden. AM-III tiene la mayor concentración de átomos y moléculas para lograr la mayor fuerza.

Sin embargo, las estructuras ordenadas no pueden aumentar más, porque convertirán el material en diamante y matará a los semiconductores y algunas otras propiedades que solo pueden existir en materiales en un estado desordenado.

En 2013, el equipo de Tian creó el material más fuerte del mundo visible a simple vista, el cristal de nitruro de boro dos veces más alto (200 gigapascales) que el diamante, y el récord sigue en pie.

Pero de alguna manera, hacer vidrio ultrarresistente era más complicado que el cristal.

Los diamantes artificiales se producen a partir de grafito barato bajo calor y presión. La fabricación de AM-III requiere fullereno, un material más complejo compuesto por moléculas parecidas a un balón de fútbol con una estructura hueca compuesta por átomos de carbono.

El fullereno era tan suave que se usaba en algunos cosméticos. Sin embargo, bajo mayor calor y presión, los “balones de fútbol” de carbono se triturarán y mezclarán.

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Tian y sus colegas aumentaron la presión en la cámara experimental a 25 GPa y la temperatura a 1200 ° C (2192 ° F).

Algunos de los otros equipos habían suavizado el uso de fullerenos antes, pero ninguno de ellos probó condiciones tan extremas porque temían que convirtiera el material en diamante.

Según el equipo chino, el experimento podría haber fallado rápidamente.

Pasaron más de 12 horas aumentando gradualmente el calor y la presión al máximo, y pasaron la misma cantidad de tiempo dejando que el material se enfriara lentamente.

Ha habido una competencia feroz para crear materiales súper resistentes en el mundo, pero AM-III nació de la cooperación internacional.

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Científicos de Suecia, Estados Unidos, Alemania y Rusia participaron en el experimento en China. Estos colaboradores extranjeros ayudaron al equipo chino con nuevas ideas y análisis de datos, según su artículo de investigación.

Los científicos han creado muchos materiales poderosos. El grafeno, por ejemplo, podría resistir más de 400 gigapascales en teoría. Pero esta fuerza existe solo cuando el material tiene un átomo de espesor. Apilar varias capas de grafeno juntas puede convertirlo en grafito fino ordinario.

Como resultado, las aplicaciones de muchos materiales superduros se han limitado a una capa delgada sobre la superficie de otro material.

Sin embargo, AM-III se puede producir en diferentes formas y tamaños. Y a diferencia del diamante, que tiene algunas superficies débiles debido a la alineación individual de sus átomos, AM-III es duro en todas partes.

Estas propiedades aumentarán el potencial de sus aplicaciones, según los investigadores.

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Este artículo Científicos chinos desarrollan vidrio con el poder del diamante Apareció por primera vez en Periódico matutino del sur de China

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