Por décadas, el diamante fue considerado el material más duro conocido por la humanidad. Sin embargo, un descubrimiento realizado por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y de la Universidad del Sur de Florida (USF), en Estados Unidos, cambió esta idea.
El equipo identificó una nueva forma cristalina de carbono denominada BC8. Según sus estudios, esta estructura cristalina supera en un 30% la resistencia a la compresión de los diamantes tradicionales. Este material se distingue por su forma tetraédrica y por carecer de los “planos de clivaje” que caracterizan a los diamantes y que debilitan su estructura.
El descubrimiento fue posible gracias al superordenador Frontier, ubicado en el Oak Ridge Leadership Computing Facility, en Estados Unidos. Mediante simulaciones de dinámica molecular de millones de átomos de carbono bajo condiciones extremas, los investigadores determinaron que el BC8 puede existir de manera estable.
Ivan Oleynik, coautor del estudio y profesor de la USF, declaró que esta forma cristalina podría formarse naturalmente en exoplanetas ricos en carbono, donde las condiciones extremas facilitarían su creación. Oleynik afirmó que “una comprensión en profundidad de las propiedades de la fase de carbono BC8 se vuelve crítica para el desarrollo de modelos interiores precisos de estos exoplanetas”.
Desde los años 80, se había especulado con la posibilidad de que el carbono pudiera adoptar esta forma ultradensa bajo condiciones específicas de alta presión y temperatura. “Predijimos que la fase BC8 posterior al diamante solo sería accesible experimentalmente dentro de una estrecha región de alta presión y alta temperatura del diagrama de fases del carbono”, explicó Oleynik.
Intentos anteriores para identificar esta estructura no habían tenido éxito. En 2009, un experimento de los Laboratorios Nacionales Sandia insinuó su existencia sin lograr determinar su estructura atómica. Años más tarde, en 2015, la Instalación Nacional de Ignición del LLNL empleó técnicas de difracción de rayos X para explorar formas cristalinas del carbono a presiones extremas, pero los intentos también resultaron infructuosos.
Gracias a los avances en simulaciones computacionales, el equipo logró identificar las condiciones específicas en las que el BC8 puede formarse. “Gracias a la eficiente implementación de este potencial en el Frontier basado en GPU, ahora podemos simular con precisión la evolución temporal de miles de millones de átomos de carbono en condiciones extremas a escalas experimentales de tiempo y longitud”, indicó Oleynik. Este descubrimiento abre nuevas posibilidades en el campo de la ciencia de materiales y en el estudio de exoplanetas. Los investigadores planean continuar explorando cómo este material puede ser producido experimentalmente y cómo podría ser aplicado en distintas áreas tecnológicas.
*Por Juan José Ríos Arbelaez
