Los nuevos ‘pentadiamantes’ extraños podrían ser ultraduros, ultraligeros y conducir electricidad

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Los nuevos ‘pentadiamantes’ extraños podrían ser ultraduros, ultraligeros y conducir electricidad

Los nuevos 'pentadiamantes' extraños podrían ser ultraduros, ultraligeros y conducir electricidad

(Imagen: © Susumu Okada)

¿Qué es más liviano que un diamante, casi tan duro y podría llegar con electricidad? Un pentadiamante: una disposición cristalina de átomos de carbono que se compone principalmente de pentágonos.

Estos pentadiamantes aún no existen; solo se han creado en simulaciones por computadora. Pero si se puede hacer un pentadiamond, podría tener una serie de propiedades útiles.

El carbono es uno de los elementos más versátiles en la tabla periódica . Dado que cada átomo de carbono puede unirse con hasta otros cuatro, es capaz de formar conjuntos intrincados con diferentes propiedades, como diamantes ultraduros, grafeno semiconductor y nanotubos tipo cuerda.

Se están descubriendo nuevos arreglos, o alótropos, de carbono todo el tiempo. Según la base de datos Samara Carbon Allotrope Database , actualmente se conocen hasta 1,000 tipos diferentes .

La búsqueda de alótropos adicionales es como «jugar [con] bloques LEGO para crear materiales con formas y estructuras fascinantes», Susumu Okada, físico de materia condensada de la Universidad de Tsukuba en Japón y coautor de un artículo publicado el 30 de junio en el revista Physical Review Letters , dijo a Live Science.

Utilizando modelos informáticos de última generación, Okada y sus colegas decidieron unir dos moléculas, llamadas espiro [4.4] nona-2,7-dieno y [5.5.5.5] fenestratetraeno, cada una de las cuales contenía un anillo pentagonal de átomos de carbono, para ver si pueden generar un material potencialmente útil.

Los nuevos 'pentadiamantes' extraños podrían ser ultraduros, ultraligeros y conducir electricidad

Las simulaciones produjeron una disposición de carbono que se parecía un poco a un balón de fútbol con varios balones de fútbol más pequeños pegados alrededor de su exterior. El modelo de computadora pudo mostrar que este pentadiamond, si se sintetizara en la vida real, tendría algunas propiedades interesantes.

Además de ser aproximadamente un 80 por ciento tan duro como el diamante, una de las sustancias más duras conocidas, el pentadiamond sería ligeramente poroso y podría conducir electricidad como los semiconductores utilizados en dispositivos electrónicos si se agregaran impurezas químicas, escribieron los autores. También tendría la extraña capacidad de expandirse uniformemente en todas las direcciones cuando se estira, algo así como el juguete para niños conocido como esfera Hoberman .

Si sostuvo pentadiamond en su mano, probablemente se sentiría más ligero que un diamante de tamaño similar, aunque no sería claro, sino más bien un color grisáceo como el grafito, dijo Purusottam Jena, físico de la Universidad Virginia Commonwealth en Richmond, a Live Ciencias.

Debido a su naturaleza porosa, el pentadiamond podría ser útil para almacenar gas, dijo Okada. Su ligereza y dureza podrían hacerlo útil para construir los cuerpos de los autos de carrera, agregó.

Jena, que no participó en el trabajo pero descubrió otros alótropos de carbono, dijo que el material es potencialmente bastante emocionante. «Sin embargo, necesita ser sintetizado experimentalmente», agregó, y hasta entonces sigue siendo estrictamente teórico.

A veces, los materiales se comportan de manera diferente en la vida real que en las simulaciones, dijo Jena, aunque considera que el trabajo es lo suficientemente interesante como para enviar el documento a un colega que podría producirlo en un laboratorio.

Por su parte, Okada cree que los químicos podrán crear pentadiamond en el futuro cercano. Y, hasta entonces, continuará jugando con «bloques LEGO de átomos de carbono».

Publicado originalmente en Live Science.

Nota del editor: esta historia se actualizó para señalar que, al igual que otros semiconductores, los pentadiamantes podrían conducir electricidad en teoría si se agregan impurezas químicas.

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