Superdiamantes

El diamante es una supersustancia en tantos aspectos diferente que puede parecer que no hay posibilidad de que existan superdiamantes. No obstante, eso es sin duda lo que el ingeniero químico William F. Banholzer, de General Electric en Schneactady, consiguió en 1990.

¿Qué convierte a un diamante en una supersustancia? ¿Qué la hace ser la sustancia más dura conocida?

Una sustancia es dura cuando los átomos que la componen son tan compactos que es difícil separarlos mediante un impacto. Cuando un diamante se utiliza para rayar otras sustancias duras, los átomos de éstas son separados por el diamante, pero nada puede separar los átomos del diamante unos de otros.

Para mantenerse unidos los átomos, cada uno debe enlazar el mayor número posible de vecinos. La amalgama más estrecha se consigue cuando cada átomo se enlaza a cuatro más. Cuanto más pequeño es el átomo que se une de esta forma más cerca están los átomos unos de otros y con más firmeza permanecen unidos. El átomo de carbono es el átomo menor capaz de enlazarse con cuatro vecinos y el diamante está formado sólo de átomos de carbono.

Sin embargo, los átomos de carbono no siempre están amalgamados en la disposición más cerrada posible. Lo están de forma más suelta en el carbón, el coque y el hollín, por ejemplo. Y también en el grafito (la mina de los lápices). No obstante, si un trozo de grafito, digamos, se calienta a grandes temperaturas de manera que los átomos se puedan reordenar por sí mismos y si, además, se somete a una gran presión de manera que se obliga a los átomos a juntarse lo máximo posible, el resultado es un diamante.

A grandes profundidades bajo tierra, la presión y la temperatura son lo bastante altas para producir diamantes y, en unas pocas zonas, esos diamantes se han abierto camino lo bastante cerca de la superficie como para ser descubiertos. Hasta los años cincuenta, los científicos de la General Electric no fueron capaces de diseñar métodos capaces de conseguir presiones y temperaturas suficientemente altas (en presencia de determinados metales) para conseguir diamantes sintéticos, idénticos al producto natural.

Los diamantes son transparentes y desvían la luz que los atraviesa en enjambres de arco iris. Si se talla uno con las facetas adecuadas presenta destellos de colores diferentes («se enciende») cuando gira, a pesar de que es una sustancia sin color. Es algo increíblemente bello y su aspecto más valorado.

Pero en la industria, su dureza lo convierte en el mejor abrasivo que conocemos para lijar y alisar desigualdades. (Hay abrasivos que son más baratos y casi tan buenos, pero sólo casi.) Además, aunque los diamantes no conducen la electricidad, son muy buenos conductores del calor. Esto significa que el uso de pequeños diamantes en microchips o en otros componentes miniaturizados en los aparatos modernos evitará su sobrecalentamiento. Además, de todas las sustancias transparentes, el diamante es el que tiene menos probabilidades de ser dañado por la radiación, lo que significa que podría ser muy útil en aparatos que utilizan rayos láser.

Sería positivo conseguir una sustancia que conduzca el calor y resista la radiación todavía más que el diamante, pero puesto que la disposición de los átomos del diamante es la más eficaz, ¿cómo podría hacerse mejor?

Bien, hay dos tipos (o «isótopos») de átomos de carbono; carbono 12 y carbono 13. Cada trocito de carbón, incluidos los diamantes, contienen alrededor de un 99% de carbono 12 y un 1% de carbono 13.

Ambos tipos de carbono tienen casi exactamente el mismo comportamiento químico, pero el carbono 13 tiene alrededor de un 8% más de masa que el carbono 12 y esto crea unas diferencias mínimas. Hace unos cincuenta años, por ejemplo, un físico soviético sostenía que cuando pasa calor a través de un diamante, lo hace con más eficacia cuando todos los átomos son del mismo tipo. Incluso si todos son de carbono, los carbonos 13 que aparecen de vez en cuando tropiezan con la energía calorífica de alguna manera y disminuyen su velocidad.

Los científicos han desarrollado métodos para separar los distintos isótopos de un elemento. Se puede hacer con metano, un gas rico en carbono, y tratarlo de forma que se eliminen prácticamente todas las moléculas de metano que contengan carbono 13. Entonces tenemos moléculas de metano que contienen sólo átomos de carbono 12 y este metano se puede utilizar para fabricar diamantes sintéticos que sólo contengan carbono 12. Esto fue realizado por primera vez por un equipo dirigido por Banholzer en General Electric en el año 1988.

Científicos de la Universidad Estatal Wayne, en Detroit, han hecho pruebas con los diamantes de carbono 12 y han encontrado auténticos superdiamantes. Estos diamantes pueden conducir el calor un 50% mejor que los normales y pueden soportar diez veces más intensidad de radiación. Se ha superado lo que se pensaba que era definitivo.

Por desgracia, los diamantes de carbono 12 son incluso más caros que los diamantes comunes, así que no se puede esperar que se utilicen a gran escala. Sin embargo, no hay duda de que se utilizarán a pequeña escala ya que son ideales y es bastante posible que sean esenciales para los ordenadores y el láser del futuro.