¿Qué son las nanovarillas de diamante agregadas?

El material menos compresible conocido, con un módulo de volumen de 491 gigapascales (GPa), son las nanovarillas de diamante agregadas. Son lo que se obtiene al comprimir buckytubos, un alótropo del carbono, a 20 GPa, a una temperatura de 2,500 Kelvin, utilizando una prensa de yunque de 5,000 toneladas métricas diseñada específicamente para ese propósito. El resultado final es un espagueti de nanotubos de diamante interconectados, con diámetros entre 5 y 20 nanómetros y longitudes de aproximadamente un micrómetro cada uno.

Un módulo de volumen de estas nanovarillas, 491 GPa, es aproximadamente tres veces el del hierro, que es 160 GPa. El diamante convencional tiene un módulo de volumen de 442 GPa. Un módulo de volumen de 491 GPa significa que sería necesario un aumento de presión de 49.1 GPa para comprimir el material en un factor del 10%, sería necesario un aumento de presión de 98.2 GPa para aumentarlo en un 20%, y así sucesivamente. A modo de comparación, la presión al nivel del mar (1 atmósfera) es igual a aproximadamente 100 kPa (kilopascales), y cada 32.8 pies (10 metros) de descenso en el océano aumenta la presión en otra atmósfera. Entonces, el punto más bajo del océano, a unas 6.2 millas (10 km) hacia abajo, experimenta un aumento de presión de 100 MPa sobre la superficie, lo que sería suficiente para comprimir una esfera sólida de nanobarras de diamantes agregadas en un factor de 002%.

Obtienen su fuerza del famoso sp2bond, el vínculo más fuerte de toda la química. Este es un enlace carbono-carbono, que también se encuentra en el grafito (a lo largo de planos 2D de un átomo de espesor), en el diamante (3D) y en la fibra de nanotubos de carbono (que se ha propuesto como material de construcción para ascensores espaciales). El enlace sp2 no es solo el enlace químico más fuerte conocido, es el enlace químico más fuerte posible, por lo que estas nanovarillas pueden no solo ser el material menos comprimible que los científicos conocen actualmente, sino el material menos comprimible, punto. La única excepción puede ser la materia exótica dentro de las estrellas superdensas, a veces llamadas neutronio.

Sorprendentemente, estas nanovarillas son incluso más densas que el diamante puro en un factor de 0.3%. Su apariencia es oscura con una ligera dispersión de luz similar a un arco iris, similar a una mancha de aceite en el asfalto. Otras sustancias menos compresibles que el diamante, pero más que las nanovarillas de diamante agregadas, incluyen el diamante tipo IIa y la fullerita ultradura.