Gli scienziati hanno trovato un modo per rendere il carbonio molto duro e molto elastico riscaldandolo ad alta pressione. Questo "carbone vetroso compresso", sviluppato da ricercatori in Cina e negli Stati Uniti, è anche leggero e potenzialmente potrebbe essere prodotto in quantità molto grandi. Ciò significa che potrebbe essere adatto a diversi tipi di applicazioni, dai giubbotti antiproiettile ai nuovi tipi di dispositivi elettronici.

Il carbonio è un elemento speciale a causa del modo in cui i suoi atomi possono formare diversi tipi di legami tra loro e quindi formare strutture diverse. Per esempio, atomi di carbonio uniti interamente da legami "sp³" producono diamante, e quelli uniti interamente da legami "sp²" producono grafite, che può anche essere separato in singoli strati di atomi noti come grafene. Un'altra forma di carbonio, noto come carbonio vetroso, è anch'esso fatto di sp² e ha proprietà sia della grafite che della ceramica.

Ma il nuovo carbonio vetroso compresso ha un mix di legami sp³ e sp², che è ciò che gli conferisce le sue proprietà insolite. Per creare legami atomici hai bisogno di energia aggiuntiva. Quando i ricercatori hanno schiacciato insieme diversi fogli di grafene ad alte temperature, hanno scoperto che alcuni atomi di carbonio erano esattamente nella posizione giusta per formare legami sp³ tra gli strati.

Studiando in dettaglio il nuovo materiale, hanno scoperto che poco più di uno su cinque di tutti i suoi legami erano sp³. Ciò significa che la maggior parte degli atomi è ancora disposta in una struttura simile al grafene, ma i nuovi legami lo fanno sembrare più un grande, rete interconnessa e dargli maggiore forza. Sulla piccola scala dei singoli fogli di grafene, gli atomi sono disposti in modo ordinato, modello esagonale. Ma su scala più ampia, i fogli sono disposti in modo disordinato. Questo è probabilmente ciò che gli conferisce le proprietà combinate di durezza e flessibilità.

I ricercatori hanno realizzato il carbonio vetroso compresso utilizzando un metodo relativamente semplice che potrebbe essere riprodotto su larga scala in modo facile ed economico. In parole povere, hanno usato una sorta di pressa meccanica che applica carichi ad alta pressione al carbonio. Ma questo deve aver comportato diversi trucchi per controllare la pressione e la temperatura esattamente nel modo giusto. Questo sarebbe stato un processo dispendioso in termini di tempo, ma dovrebbe essere comunque realizzabile per altre persone che replicano i risultati.

Nuove sorprese

I materiali in carbonio ci sorprendono continuamente e l'enfasi della ricerca è stata quella di trovare o cucinare cose tra le sue forme naturali di diamante e grafite. Questa nuova forma è l'ultimo di quelli che sembrano modi illimitati per legare gli atomi di carbonio, in seguito alla scoperta del grafene, nanotubi di carbonio cilindrici e molecole sferiche di buckminsterfullerene.

Un materiale come questo – che è forte, duro, leggero e flessibile – sarà molto richiesto e potrebbe essere utilizzato per tutti i tipi di applicazioni. Per esempio, usi militari potrebbero coinvolgere scudi per jet ed elicotteri. Nell'elettronica, leggero, materiali fabbricati a basso costo con proprietà simili al silicio che potrebbero anche avere nuove capacità potrebbero fornire un modo per superare i limiti dei microchip esistenti.

Il sogno è trovare un materiale in carbonio che possa sostituire del tutto il silicio. Ciò che serve è qualcosa che permetta agli elettroni di attraversarlo rapidamente e i cui elettroni possano essere facilmente messi in uno stato eccitato per rappresentare le funzioni di accensione e spegnimento di un transistor. I ricercatori dietro il carbonio vetroso non hanno studiato queste proprietà nel nuovo materiale, quindi non sappiamo ancora quanto potrebbe essere adatto. Ma potrebbe non passare così tanto tempo prima che venga trovato un altro di carbonio. Finora, decenni di caccia non hanno prodotto ciò di cui abbiamo bisogno, ma forse dobbiamo solo guardare in profondità per trovarlo.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.