Novas formas de carbono podem ser mais duras que diamante

O carbono, o elemento no qual se baseia toda a vida na Terra, parece ter mais segredos do que se imaginava.
É certo que os cientistas têm descoberto uma série de "novas formas de carbono" nos anos recentes, mas agora foram reveladas nada menos do que 43 estruturas de carbono até então desconhecidas.
Usando técnicas computacionais, Patrick Avery e seus colegas da Universidade de Buffalo, nos EUA, estavam procurando por materiais superduros, adequados para uso em revestimentos antirrisco, brocas de perfuração e abrasivos.
"Os diamantes são atualmente o material mais duro disponível comercialmente, mas eles são muito caros. Nós queríamos encontrar algo mais duro do que um diamante. Se você encontrar outros materiais duros, potencialmente poderá torná-los mais baratos. Eles também podem ter propriedades úteis que os diamantes não possuem. Talvez eles interajam de maneira diferente com calor ou eletricidade, por exemplo," disse a professora Eva Zurek, coordenadora da equipe.
Os 43 tipos de carbono revelados pela análise - são 43 formas novas de organização dos átomos de carbono em estruturas cristalinas - dão a pinta de serem superduros e, mais importante, de serem estáveis em condições ambiente.
Uma substância é tipicamente catalogada como superdura quando apresenta um valor de dureza superior a 40 gigapascais, medido através de um experimento chamado teste de dureza Vickers.
As previsões são de que todas as 43 novas estruturas de carbono atinjam esse limite. Estima-se que três excedam ligeiramente a dureza Vickers dos diamantes, embora isso tenha que ser confirmado nos experimentos porque os cálculos têm uma margem de erro.
As três estruturas mais duras que o diamante contêm fragmentos de diamante e de lonsdaleíta, também chamada de diamante hexagonal, em suas estruturas cristalinas.
Com a estrutura cristalina prevista, os cientistas dos materiais poderão agora se dedicar a sintetizar cada uma delas, para confirmar suas propriedades.

Anel de carbono puro é sintetizado pela primeira vez

Depois de inúmeras tentativas e igual número de desistências de várias equipes, Katharina Kaiser e colegas da IBM Research e da Universidade de Oxford conseguiram sintetizar a primeira molécula de carbono em formato de anel.
O ciclocarbono, ou carbono cíclico, é um anel composto de 18 átomos do elemento.
As análises iniciais do grupo indicam que as propriedades dessa molécula tornam-na um semicondutor, o que abriria várias possibilidades de uso no campo da eletrônica orgânica, a eletrônica feita com componentes à base de carbono.
A conexão desse C18 cíclico ao grafeno é outra possibilidade, o que exigirá novos testes e desenvolvimentos, mas com enorme potencial de uso.
O ciclocarbono é uma nova forma de carbono puro, vindo juntar-se ao diamante, grafite, grafeno, nanotubos e aos fulerenos.
Embora estes últimos sejam moléculas 3D, em formato de esfera, ninguém havia conseguido fazer um anel de carbono porque, nesse caso, cada átomo liga-se a apenas outros dois. No diamante, os átomos de carbono formam pirâmides, ligando-se a quatro companheiros; nos padrões hexagonais do grafeno, cada um liga-se a outros três, o mesmo acontecendo no grafite, nos nanotubos de carbono e nas moléculas globulares dos fulerenos.
As teorias indicavam que o carbono também poderia formar ligações com apenas dois companheiros, permitindo criar nanofios e anéis de carbono, mas ninguém havia conseguido fazer isso na prática. No anel, cada átomo de carbono pode formar uma ligação dupla em cada lado, compartilhando dois elétrons, ou uma ligação tripla em um lado e uma ligação simples no outro.
A síntese do ciclocarbono começou com triângulos, com átomos de carbono unidos dois a dois e intercalados com átomos de oxigênio nas arestas, formando uma molécula C24O6. Manipulando os átomos com cuidado e paciência, usando a ponta de um microscópio de força atômica, Katharina finalmente conseguiu remover todos os oxigênios, restando então o ciclo[18]carbono, com ligações duplas e triplas alternadas entre os átomos.
Como só é possível fazer uma molécula de cada vez, e mediante um trabalhão tedioso, a equipe afirma que irá trabalhar em técnicas que permitam a produção do ciclocarbono em maiores quantidades, o que facilitará a caracterização detalhada da molécula.

Créditos: Inovação Tecnológica