Uma nova técnica permite sintetizar diamantes em apenas 15 minutos, sob pressão atmosférica normal e sem uma gema inicial. Esse método cria essas pedras preciosas em tamanho pequeno e pode simplificar e acelerar a produção delas em laboratório, revolucionando sua fabricação.
A técnica foi explicada em estudo publicado em 24 de abril na revista Nature.
Os pesquisadores usaram pressões e temperaturas extremas para converter o carbono dissolvido em metais líquidos, como ferro, a um diamante ao redor de uma pequena semente — um diamante inicial. O processo de produção de pequenas gemas pode durar entre uma e duas semanas.
No entanto, as condições extremas são difíceis de serem mantidas e limitam o tamanho dos diamantes a cerca de um centímetro cúbico. O método de deposição química de vapor elimina a necessidade de altas pressões, mas ainda requer sementes.
Diamantes naturais se formam no manto da Terra sob pressões de vários gigapascais e temperaturas acima de 1.500 ºC. Condições semelhantes são usadas pela técnica de crescimento por alta pressão e alta temperatura — sigla HPHT em inglês — que sintetiza 99% dos diamantes artificiais.
"Por mais de uma década, tenho pensado em novas maneiras de cultivar diamantes, pois acreditava que seria possível conseguir isso de maneiras inesperadas (para o pensamento 'convencional')", disse Rodney Ruoff, químico do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul e líder do estudo, em entrevista ao site Live Science.
Processo de criação do diamante
Os pesquisadores usaram gálio aquecido eletricamente com um pouco de silício em um cadinho de grafite. O gálio foi escolhido porque estudos anteriores mostraram que ele pode catalisar a formação de grafeno a partir do metano. O grafeno, como o diamante, é composto de carbono puro, mas em uma estrutura de camada única, diferente da orientação tetraédrica (ligação em quatro átomos) da pedra preciosa.
Em seguida, colocaram o cadinho em uma câmara caseira mantida à pressão atmosférica ao nível do mar, onde gás metano superquente e rico em carbono podia ser liberado. Uma estrutura projetada pelo coautor Won Kyung Seong, do Instituto de Ciências Básicas da Coreia do Sul. A câmara de nove litros podia ser preparada para experimentação em apenas 15 minutos, permitindo testes rápidos com diferentes concentrações de metais e gases.
Ao realizarem modificações no projeto inicial, eles descobriram que uma mistura de gálio-níquel-ferro, com uma pequena quantidade de silício, era ideal para catalisar o crescimento de diamantes. Com essa composição, foi possível obter diamantes da base do cadinho no tempo estabelecido.
Em duas horas e meia, formou-se um filme de diamante mais completo. Esse resultado foi analisado de maneira espectroscópica, que se mostrou puro, mas continha alguns átomos de silício.
Segundo o estudo, ainda não se sabe bem o que aconteceu nos processos químicos para chegaram a esse resultado. Acredita-se que pode ter ocorrido uma queda de temperatura, fazendo com que o carbono do metano tenha se movido em direção ao centro do cadinho, onde se transforma em diamante.
A presença de silício é essencial para a formação dos diamantes. No entanto, os diamantes cultivados com essa técnica são muito pequenos para serem usados como joias. "Em cerca de um ou dois anos, o mundo pode ter uma imagem mais clara de coisas como o possível impacto comercial", afirma o professor.