È noto che Superman può creare un diamante schiacciando un pezzo di carbone in mano, ma gli scienziati della Rice University stanno impiegando una tattica diversa.

Gli scienziati dei materiali di riso stanno producendo nanodiamanti e altre forme di carbonio rompendo i nanotubi contro un bersaglio ad alta velocità. I nanodiamanti non renderanno nessuno ricco, ma il processo di realizzazione arricchirà le conoscenze degli ingegneri che progettano strutture che resistono ai danni da impatti ad alta velocità.

I diamanti sono il risultato di uno studio approfondito sulla fratturazione balistica dei nanotubi di carbonio a diverse velocità. I risultati hanno mostrato che tali impatti ad alta energia hanno causato la rottura dei legami atomici nei nanotubi e talvolta la ricombinazione in strutture diverse.

Il lavoro condotto dai laboratori degli scienziati dei materiali Pulickel Ajayan alla Rice e Douglas Galvao alla State University di Campinas, Brasile, ha lo scopo di aiutare gli ingegneri aerospaziali a progettare materiali ultraleggeri per veicoli spaziali e satelliti in grado di resistere agli impatti di proiettili ad alta velocità come i micrometeoriti.

La ricerca appare sulla rivista American Chemical Society Materiali e interfacce applicati ACS .

Sapere come possono essere ricombinati i legami atomici dei nanotubi fornirà agli scienziati indizi per sviluppare materiali leggeri riorganizzando quei legami, ha detto il co-autore principale e studente laureato alla Rice Sehmus Ozden.

"Satelliti e veicoli spaziali sono a rischio di vari proiettili distruttivi, come micrometeoriti e detriti orbitali, " ha detto Ozden. "Per evitare questo tipo di danno distruttivo, abbiamo bisogno di leggerezza, materiali flessibili con straordinarie proprietà meccaniche. I nanotubi di carbonio possono offrire una vera soluzione".

I ricercatori hanno confezionato nanotubi di carbonio a parete multipla in pellet sferici e li hanno sparati a un bersaglio di alluminio in una pistola a gas leggero a due stadi a Rice, e poi ha analizzato i risultati degli impatti a tre diverse velocità.

A quella che i ricercatori consideravano una bassa velocità di 3,9 chilometri al secondo, un gran numero di nanotubi è rimasto intatto. Alcuni sono persino sopravvissuti a impatti a velocità più elevata di 5,2 chilometri al secondo. Ma pochissimi sono stati trovati tra i campioni frantumati a un'ipervelocità di 6,9 chilometri al secondo. I ricercatori hanno scoperto che molti, se non tutto, dei nanotubi divisi in nanonastri, confermando esperimenti precedenti.

Co-autore Chandra Sekhar Tiwary, un ricercatore post-dottorato di riso, notato che i pochi nanotubi e nanonastri sopravvissuti all'impatto sono stati spesso saldati insieme, come osservato nelle immagini al microscopio elettronico a trasmissione.

"Nella nostra precedente relazione, abbiamo dimostrato che i nanotubi di carbonio formano nanonastri di grafene all'impatto dell'ipervelocità, " Tiwary ha detto. "Ci aspettavamo di ottenere nanostrutture di carbonio saldate, ma siamo rimasti sorpresi nell'osservare anche il nanodiamante."

L'orientamento dei nanotubi sia l'uno verso l'altro che in relazione al bersaglio e il numero di pareti del tubo erano importanti per le strutture finali quanto la velocità, ha detto Ajayan.

"Il lavoro attuale apre un nuovo modo per realizzare materiali di dimensioni nanometriche utilizzando un impatto ad alta velocità, ", ha affermato il co-autore Leonardo Machado della squadra brasiliana.