Negli ultimi decenni, la scienza dei materiali ha compiuto passi da gigante nella ricerca di composti sempre più resistenti e duri, superando addirittura le prestazioni dei diamanti, noti fino ad ora come il materiale naturale più duro esistente sulla Terra. Questa ricerca incessante ha portato alla scoperta di nuovi materiali che promettono rivoluzioni significative in svariati settori industriali, dalla produzione di utensili da taglio ad alte prestazioni fino alla realizzazione di rivestimenti protettivi per veicoli spaziali.
Recentemente, un team internazionale di scienziati, guidato da ricercatori del Centre for Science at Extreme Conditions presso l’Università di Edimburgo, in collaborazione con esperti dell’Università di Bayreuth in Germania e dell’Università di Linköping in Svezia, ha annunciato la creazione di un materiale che potrebbe sfidare il primato di durezza dei diamanti. Questo nuovo composto, basato su una combinazione di carbonio e azoto sottoposti a condizioni estreme di calore e pressione, ha mostrato proprietà di super-durezza che lo rendono potenzialmente più resistente del diamante stesso.
Il processo di sintesi di questi nuovi materiali, denominati nitridi di carbonio, implica l’esposizione di precursori di carbonio e azoto a pressioni comprese tra 70 e 135 gigapascal (circa un milione di volte la pressione atmosferica) e a temperature superiori ai 1.500°C. La struttura atomica dei composti ottenuti è stata analizzata mediante fasci di raggi X intensi in tre diversi acceleratori di particelle, tra cui l’European Synchrotron Research Facility in Francia, il Deutsches Elektronen-Synchrotron in Germania e l’Advanced Photon Source negli Stati Uniti.
Gli esperimenti hanno rivelato che tre composti di nitruro di carbonio possiedono gli elementi strutturali necessari per raggiungere una super-durezza, mantenendo le loro qualità simili al diamante anche una volta ritornati a condizioni di pressione e temperatura ambiente. Oltre alla straordinaria durezza, questi nuovi materiali esibiscono ulteriori proprietà come la fotoluminescenza e una densità energetica elevata, che indica la capacità di immagazzinare una grande quantità di energia in una massa ridotta.
L’ampio spettro di potenziali applicazioni dei nitridi di carbonio ultra-incomprimibili comprende l’uso come rivestimenti protettivi per automobili e veicoli spaziali, strumenti di taglio ad alta resistenza, pannelli solari e fotodetettori. Questa scoperta non solo sfida la posizione dominante dei diamanti nella scala di durezza ma apre anche nuove possibilità per l’innovazione tecnologica nei materiali ingegneristici.
Gli sforzi congiunti e la collaborazione internazionale hanno reso possibile superare decenni di sfide nella sintesi di questi materiali, un traguardo che i ricercatori hanno inseguito fin dagli anni ’80, quando furono per la prima volta notate le eccezionali proprietà dei nitridi di carbonio. Questi risultati non solo attestano l’importanza della persistenza scientifica ma evidenziano anche come il lavoro di squadra e le collaborazioni internazionali possano portare a scoperte rivoluzionarie che hanno il potenziale per trasformare interi settori industriali.
