Pesquisadores na Austrália descobriram que um tipo de diamante chamado lonsdaleita pode existir independentemente do diamante normal em um tipo raro de meteorito. A equipe, liderada por Andy Tomkins na Universidade de Monash, fez a descoberta usando microscopia eletrônica para identificar a forma mais dura de diamante dentro de meteoritos antigos. A equipe também inclui pesquisadores da RMIT University e seus resultados fornecem fortes evidências de como essa forma de diamante pode se formar na natureza e potencialmente ser criada para aplicações industriais.
Ureilitas são um tipo raro de meteorito que provavelmente se originou no manto de um antigo planeta anão que existiu no interior do sistema solar. Os cientistas acreditam que este planeta foi destruído logo após sua formação por um colossal impacto de asteróide. As ureilitas contêm uma grande abundância de diamantes e também são conhecidas por conter uma forma de diamante chamada lonsdaleíta – que pode ser mais dura que o diamante normal.
Os diamantes encontrados em joias e ferramentas industriais compreendem átomos de carbono que estão dispostos em um tipo de rede cúbica. Na lonsdaleíta, no entanto, os átomos de carbono estão dispostos em um tipo de rede hexagonal. O material tem o nome do cristalógrafo britânico Kathleen Lonsdale – que foi a primeira mulher eleita como membro da Royal Society e pioneira no uso de raios-X para estudar cristais.
Material discreto
Embora possa ser sintetizado em altas pressões, os pesquisadores pensaram que a lonsdaleita só pode existir na natureza como um defeito do diamante comum, e não como um material por si só. Para testar essa teoria, a equipe de Tomkins analisou as estruturas cristalinas de amostras de ureilita usando microscopia eletrônica. Seu objetivo era mapear as distribuições relativas de lonsdaleíta, diamante e grafite que eles continham. Pela primeira vez, seus resultados mostraram que os cristais de lonsdaleita podem de fato existir como um material discreto – tipicamente na forma de grãos de tamanho mícron, intercalados com veios de diamante e grafite.
Mais duro que diamante?
As observações da equipe fornecem a primeira forte evidência de como essas três fases diferentes de carbono se formaram em ureilitos. Com base em seus resultados, Tomkins e colegas sugerem que a lonsdaleita provavelmente se formou a partir de grafite cristalino grosseiro à medida que o material esfriou e descomprimiu rapidamente, após a destruição do planeta anão formador de ureilita.
Essa reação foi possibilitada pela presença de um fluido supercrítico (onde não existem fases líquidas e gasosas distintas), contendo uma variedade de compostos de carbono, hidrogênio, oxigênio e enxofre. À medida que esse processo continuava, os pesquisadores sugerem que grande parte dessa lonsdaleíta teria sido convertida em diamante e depois novamente em grafite.
A equipe de Tomkins também traça paralelos entre esse processo e a deposição de vapor químico industrial – onde os precursores vaporizados reagem nas superfícies de substratos sólidos para produzir filmes finos e sólidos. Ao imitar esse processo no laboratório, eles esperam que seus insights possam abrir caminho para novas técnicas de fabricação de lonsdaleita – que podem substituir o diamante comum em aplicações industriais que exigem os materiais mais duros disponíveis.
A pesquisa é descrita em Proceedings, da Academia Nacional de Ciências.
