Usando coquetel de metais, cientistas criam mini diamantes em pressão ambiente

Já faz um tempinho que diamantes não são lá tão raros. Há anos a ciência descobriu como criar essa pedra preciosa artificialmente, com as mesmas propriedades químicas e físicas e a mesma aparência – ou seja, idênticos aos naturais.

A diferença é o preço: 70% mais barato. Claro – tendo como criá-los em laboratório, eles podem ser feitos em massa e se tornam mais acessíveis.

Mas eles não são nada simples de fazer. Para produzir um diamante sintético, são necessárias condições extremas de temperatura e pressão. Extremas mesmo – na casa de 1600 °C e 60 mil vezes a pressão atmosférica ao nível do mar. Essa técnica funciona porque reproduz as condições em que os diamantes se formam naturalmente na Terra.

Agora, cientistas conseguiram reduzir ao menos uma dessas condições do processo. Em um estudo publicado na revista Nature, pesquisadores relatam uma nova técnica que pode criar diamantes minúsculos sob pressão ambiente – e uma temperatura consideravelmente menor.

Diamantes são feitos inteiramente de carbono – o mesmo carbono em abundância na Terra e que faz parte de todos os seres vivos. A diferença é que esses átomos de carbono estão dispostos de uma maneira mais ordenada, em cristais (é essa disposição, aliás, que faz dele o material mais resistente que existe).

Em 2017, pesquisadores japoneses relataram que, quando expuseram o gálio líquido ao gás metano (CH₄), os átomos de carbono do metano se dissolveram no metal fundido e ligaram-se em camadas sólidas, formando uma folha de grafeno – que é outra forma assumida pelo carbono puro, diferenciando-se do diamante pela disposição dos átomos no espaço.

Um time de pesquisadores do Instituto de Ciência Básica da Coreia do Sul, então, pensou que seria possível refazer esse mesmo experimento com alguns ajustes para criar diamantes em vez de grafeno.

O plano inicial não era exatamente criar diamantes do zero, mas utilizar joias já existentes com o objetivo de incrementá-las com mais pedra preciosa, deixando-as maiores. A equipe colocou pedaços do mineral em cima de um disco de silício e adicionaram gotículas de gálio fundido e outros metais líquidos. Depois, expuseram essa mistura ao metano, como no experimento japonês.

A esperança dos pesquisadores era que os átomos de carbono presentes nos gases se difundissem no gálio e se ligassem às lascas de diamante, formando cristais maiores. Só que, de início, isso não deu certo.

Contudo, durante um dos testes, uma gota de gálio líquido fluiu pela borda e dissolveu parte do silício puro que estava no disco abaixo do recipiente. Mais tarde, quando examinaram o metal endurecido, descobriram que ali haviam se formado minúsculos cristais de diamante.

Partindo do achado acidental, os pesquisadores refinaram a técnica, utilizando um pequeno pote com uma mistura de gálio, ferro, níquel e silício líquidos aquecidos a 1025°C e expostos ao gás metano. Nenhum diamante já pronto foi necessário, assim como não foi preciso adicionar uma pressão absurda. O essencial mesmo é o silício: o silício de alguma forma ajuda os átomos de carbono a se unirem no arranjo piramidal do diamante. 

Futuramente, o maior desafio dos cientistas é descobrir até onde a técnica nova pode chegar. No momento, os diamantes que produzem são minúsculos, com apenas 100 nanômetros de tamanho – um nanômetro representa um bilionésimo de um metro; 100 nanômetros, então, representam o tamanho de um vírus.

Por causa disso, seus usos são limitados – não vão adornar o anel de alguém, não podem ser utilizados para cortar materiais na indústria e não são ideais para componentes elétricos. (Vale lembrar que diamantes são utilizados na indústria tech por sua alta condutividade térmica e elétrica.)

Já existem outras técnicas para produzir pequenos diamantes sem as pressões extremas: usar lasers poderosos em politereftalato de etileno (o PET das garrafas) ou deposição de vapor químico. Mas esses métodos requerem equipamentos mais caros.

“O crescimento de diamantes em metal líquido, em temperatura moderada e pressão de 1 atm abre muitas possibilidades para estudos científicos básicos adicionais e para o desenvolvimento dessa técnica”, escrevem os pesquisadores no estudo.

Enquanto isso, muitos outros laboratórios devem começar a brincar com o tutorial fácil de micro diamantes. Porém, além dos materiais químicos envolvidos, o método ainda sim precisa de uma temperatura alta – então não dá para fazer em casa. Infelizmente.