Diamantele, ca cea mai dura substanță cunoscută, sunt deja impresionante prin rezistența și aplicațiile lor variate, de la bijuterii până la tehnologiile industriale. Cu toate acestea, recenta descoperire a unui material și mai dur, diamantul BC8, a captivat atenția oamenilor de știință. Acest material, prezis a exista în mediile extreme ale nucleelor de exoplanete gigantice, ar putea transforma domeniile științei materialelor și tehnologiilor de înaltă performanță. O descoperire cheie în această descoperire a fost posibilă de supercomputerul Frontier, un instrument de calcul de ultimă oră care a permis cercetătorilor să descifreze condițiile necesare pentru formarea BC8.
BC8, sau „Cub centrat pe corp cu opt atomi”, este o formă ipotetică de carbon care ar putea exista doar în medii extreme, cum ar fi nucleele exoplanetelor gigantice. Spre deosebire de diamantele tradiționale, care au o structură cristalină cubică, BC8 are o configurație diferită care i-ar putea oferi o rezistență și mai mare. Cercetătorii estimează că ar putea conține opt atomi de carbon, în comparație cu patru pentru diamantul convențional. Cu toate acestea, condițiile necesare pentru a crea acest superdiamant sunt extrem de greu de reprodus în laborator. Ar fi necesar să se genereze presiuni de milioane de ori mai mari decât cele ale atmosferei Pământului și temperaturile extreme, ceea ce ar face experimentele fizice nu doar complexe, ci și foarte costisitoare.
Tocmai în acest context supercomputerul Frontier a jucat un rol crucial. Supercomputerul Frontier, situat la Laboratorul Oak Ridge al Departamentului de Energie al Statelor Unite, este unul dintre cele mai puternice computere din lume. Este capabil să efectueze simulări la scară atomică cu o precizie de neegalat. Condusă de profesorul Ivan Oleynik de la Universitatea din Florida de Sud, echipa de cercetare a folosit Frontier și software-ul său specializat LAMMPS pentru a simula condițiile extreme și a determina procesele necesare formării BC8 prin procesarea miliardelor de atomi și simularea milioanelor de scenarii diferite. Cu alte cuvinte, acest supercomputer a făcut posibilă simularea cu o precizie remarcabilă a procesului prin care diamantele se topesc și se reorganizează în BC8, ceea ce alții nu au fost capabili să facă. Rezultatele obținute au fost prezentate într-un articol publicat în The Journal of Physical Chemistry Letters.
Descoperirea cheie a fost că diamantele tradiționale trebuie să se topească înainte de a se putea reorganiza în BC8. Acest pas suplimentar ar implica presiuni de aproximativ douăsprezece milioane de ori mai mari decât cea a atmosferei Pământului și temperaturi care ajung la 5.000 K, apropiate de cele de pe suprafața Soarelui. Cu această nouă înțelegere a condițiilor necesare formării BC8, cercetătorii au acum o bază solidă pentru testarea modelelor lor teoretice în laborator. Aceste modele includ predicții mai precise ale presiunilor și temperaturilor necesare pentru a transforma diamantele în BC8 și procesele exacte prin care ar putea avea loc această transformare.
Pentru a valida aceste modele, cercetătorii vor apela la facilități precum National Ignition Facility de la Lawrence Livermore National Laboratory, unde laserele puternice pot crea condiții extreme pentru a încerca să sintetizeze BC8.
