Alquimia para diamantes? Um flash de laser pode brevemente estruturar umas poucas camadas de grafite (que é considerado uma espécie de carvão) em uma forma parecida com o diamante, conforme demonstrado experimentalmente. Futuramente a tecnologia poderá se
Um flash de luz pode alterar temporariamente a estrutura do grafite. Uma equipe de pesquisadores, que acaba de publicar um artigo a respeito em uma das mais importantes revistas de Física do mundo, descobriu que - pelo menos por um breve momento - a exposição à luz altera as ligações químicas no grafite para formar uma estrutura similar à do diamante.
Transformando carvão em diamante
Avanços posteriores poderão permitir uma
conversão completa do grafite - que é uma forma de carvão - em
diamante. Esta pesquisa poderá levar a novas técnicas em nanoescala nas
quais um laser constrói estruturas de diamante e grafite sobre a
superfície de uma película de carbono.
Embora blocos de diamantes industriais
possam ser fabricados por meio de reações químicas, não há atualmente
uma maneira de converter a forma grafite do carbono na estrutura do
diamante em filmes finos.
Escrevendo circuitos eletrônicos com laser
Mas imagine se um feixe focalizado de
laser pudesse fazer essa conversão. O laser poderia "escrever" um
circuito eletrônico em nanoescala sobre uma finíssima camada de
grafite, tirando proveito da resistência e das propriedades isolantes
do diamante em algumas áreas e da natureza semicondutora do grafite em
outras áreas, afirma o cientista David Tománek, da Universidade
Estadual de Michigan, nos Estados Unidos.
Uma equipe liderada por Tománek e
Chong-Yu Ruan, também da Universidade de Michigan, deu um passo rumo a
esse sonho ao demonstrar uma alteração estrutural específica no grafite
pela ação da luz de um laser.
Criando diamantes com laser
A equipe iluminou um alvo de grafite com
pulsos de 45 femtossegundos de duração de um laser emitindo luz na
faixa do infravermelho próximo. Em sincronia com os pulsos de luz foram
feitos disparos de um feixe de elétrons que permitiu aos cientistas
detectar a posição dos átomos utilizando a técnica de difração de
elétrons.
Os átomos de grafite normalmente ligam-se
em camadas bidimensionais separadas entre si por uma distância de 0,34
nanômetro, contendo apenas ligações fracas entre as camadas. Mas os
pesquisadores viram uma grande quantidade dos átomos nas camadas mais
superiores ajustarem-se brevemente em uma camada separada por apenas
0,19 nanômetro de sua vizinha mais próxima.
Combinando essa observação com outras
análises de difração e simulações computadorizadas, eles concluíram
que, num intervalo de 14 picossegundos após a aplicação do pulso de
laser, muitos átomos formaram ligações intercamadas em vários aspectos
similares às existentes no diamante. 30 picossegundos depois, essas
ligações desapareceram.
Construir nanoestruturas com luz
Tománek espera, em última instância,
forçar esse estado transiente em uma estrutura totalmente igual à do
diamante, em vez de deixá-lo voltar a ser grafite. Mas o trabalho
sugere que o grafite de qualquer ponta de lápis, exposto à luz do Sol
por um longo período, pode conter minúsculas regiões que assumem a
estrutura do diamante depois de serem excitadas para o estado
intermediário.
Tomas Weller, do laboratório de nêutrons
ISIS, na Inglaterra, demonstrou que o tipo correto de pulso de laser
pode converter diamantes industriais em grafite, e ele também espera
algum dia construir nanoestruturas utilizando a luz.
Com relação ao trabalho dos pesquisadores
norte-americanos, Weller está entusiasmado com as respostas que ele
traz ao emergente campo da fotoexcitação em sólidos. "Parece que ele
captura uma variedade de diferentes questões que tem fervilhado nesse
campo, e as condensa em uma só," diz ele.