Diamantul este cel mai dur material cunoscut. Cu toate acestea, teoria arată că poate exista și o altă stare alotropică a carbonului care este mai dură decât el. În acest caz fiecare atom de carbon din cristal este legat de 8 atomi de carbon. Această formă de cristalizare poartă numele BC8. El ar avea o rezistență mecanică cu 30% mai mare decât cea a diamantului. Se crede că el ar exista în nucleul central al unor planete bogate în carbon. Dacă BC8 ar rămâne stabil în condiții normale de mediu, atunci ar putea fi numit super-diamant.
În revista The Journal of Physical Chemistry Letters a fost publicat de curând un studiu în care este prezentată o modelare teoretică a stării alotropice super-dure a carbonului. „În ciuda numeroaselor eforturi de a sintetiza această fază cristalină de carbon, inclusiv prin campaniile de la National Ignition Facility (NIF), ea încă nu a fost observată”, a declarat Marius Millot, cercetător la Laboratorului Național Lawrence Livermore (LLNL) și coautor al studiului amintit, ”Dar noi credem că poate exista în exoplanetele bogate în carbon.” Observații astrofizice recente sugerează prezența exoplanetelor bogate în carbon. Aceste corpuri cerești, caracterizate printr-o masă uriașă, exercită presiuni, gigantice, care ating milioane de atmosfere, în nucleul lor.
„În consecință, condițiile extreme care predomină în aceste exoplanete bogate în carbon pot da naștere la forme structurale de carbon, cum ar fi diamantul și BC8”, a spus Ivan Oleynik, profesor de fizică la Universitatea din Florida de Sud (USF) și autor principal studiului. „Prin urmare, o înțelegere aprofundată a proprietăților fazei de carbon BC8 este decisivă pentru elaborarea unor modele precise ale interiorului acestor exoplanete”.
BC8 este o fază de înaltă presiune atât a siliciului, cât și a germaniului, care este stabilă în condiții ambientale, iar teoria sugerează că carbonul BC8 ar trebui, de asemenea, să fie stabil și în aceleași condiții.
Prin simulări de dinamică moleculară atomică pe Frontier, cel mai rapid supercomputer din lume, echipa a descoperit metastabilitatea extremă a diamantului la presiuni foarte mari, depășind semnificativ intervalul său de stabilitate termodinamică. Cheia succesului a fost realizarea unei aplicații, bazate pe inteligența artificială, care poate descrie interacțiunile dintre atomi cu o precizie fără precedent într-o gamă largă de condiții de presiune și temperaturi înalte. Astfel a putut fi modelată cu acuratețe evoluția a miliarde de atomi de carbon în condiții extreme de mediu. Oleynic: ”Am arătat că faza BC8 va putea fi obținută experimental numai într-o regiune îngustă de presiune și temperatură înalte.”
Semnificația este dublă. În primul rând, elucidează motivele din spatele incapacității experimentelor anterioare de a sintetiza și observa starea alotropică BC8 a carbonului. În plus, studiul prezice căi de compresie viabile pentru a accesa acest domeniu extrem de restrâns în care sinteza BC8 devine realizabilă. Echipa visează să crească într-o zi un super-diamant BC8 în laborator, și apoi l-ar aduce în condiții ambientale normale, pentru a-l studia.
