Material mas duro del universo

Materiales duros

La piedra preciosa perdió hace tiempo su título de “material más duro del mundo” en favor de los nanomateriales artificiales. Ahora, una rara sustancia natural parece que los dejará atrás, con un 58% más de dureza que el diamante.

Zicheng Pan, de la Universidad Jiao Tong de Shanghai (China), y sus colegas simularon cómo los átomos de dos sustancias que se creían prometedoras como materiales muy duros responderían a la tensión de una sonda de punta fina que los presionara.

Sólo existen pequeñas cantidades de nitruro de boro wurtzita y lonsdaleita en la naturaleza o se han fabricado en el laboratorio, por lo que hasta ahora nadie se había percatado de su mayor resistencia. La simulación demostró que el nitruro de boro wurtzita soportaría un 18% más de tensión que el diamante, y la lonsdaleita un 58% más. Si los resultados se confirman con experimentos físicos, ambos materiales serían mucho más duros que cualquier otra sustancia jamás medida.

El raro mineral lonsdaleita se forma a veces cuando los meteoritos que contienen grafito chocan con la Tierra, mientras que el nitruro de boro wurtzita se forma durante las erupciones volcánicas que producen temperaturas y presiones muy elevadas.

El material más fuerte del universo Marvel

Yo diría que el material más duro que se conoce en el universo debe ser la materia de neutrones, el material del que están hechas las estrellas de neutrones. Sin embargo, es tan denso que no puede existir en la tierra, ya que simplemente caería a través del suelo y de la tierra hasta el centro de la tierra. Así que, de forma más realista, aquí en la Tierra, diferentes materiales pueden ser los más duros o fuertes o los más irrompibles, dependiendo del tipo de impacto. El diamante, por supuesto, es uno de los más duros, pero puede romperse. La fibra de araña es uno de los más fuertes para romperse. Hay un nuevo material que también es, en cierto modo, el más fuerte de la historia, el grafeno, ¡compruébalo!

Pasta nuclear

PublicidadImpresión artística de una estrella de neutrones. Naeblys/ShutterstockLas estrellas de neutrones son algunos de los objetos más densos del universo, en los que la materia regular se degenera y se convierte en los estados más exóticos que hemos teorizado. Los detalles reales están aún por confirmar, pero debido a las similitudes de forma, los investigadores han comenzado a referirse a estos estados como pasta nuclear. Y, según un nuevo artículo, es probablemente la sustancia más dura del universo.

Utilizando simulaciones para estudiar las propiedades elásticas de las costras de las estrellas de neutrones, los investigadores pudieron concluir que el material de su interior es hasta 10.000 millones de veces más rígido que el acero. Las estrellas de neutrones son, después de todo, 100 billones de veces más densas que cualquier material de la Tierra. Los resultados se publican en Physical Review Letters.

“Nuestros resultados son valiosos para los astrónomos que estudian las estrellas de neutrones. Su capa exterior es la parte que realmente observamos, por lo que necesitamos entenderla para interpretar las observaciones astronómicas de estas estrellas”, dijo en un comunicado el autor principal, Matthew Caplan, de la Universidad McGill. “La fuerza de la corteza de las estrellas de neutrones, especialmente la parte inferior de la corteza, es relevante para un gran número de problemas de astrofísica, pero no se entiende bien”.Historias relacionadasLas extraordinarias cáscaras alrededor de las estrellas son causadas por el polvo que acelera la luz¡Funcionó! El DART cambió la órbita de un asteroide para acortarla 32 minutosEspectacular vídeo que muestra un fascinante remolino de promesas solares alrededor del Sol

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Bajo grandes presiones de compresión, el w-BN aumenta su resistencia en un 78% en comparación con la que tenía antes de la inversión de enlaces. Los científicos calcularon que el w-BN alcanza una resistencia a la indentación de 114 GPa (miles de millones de pascales), muy por encima de los 97 GPa del diamante en las mismas condiciones de indentación. En el caso de la lonsdaleíta, el mismo mecanismo de compresión también provocó la inversión de enlaces, lo que dio lugar a una resistencia a la indentación de 152 GPa, que es un 58 por ciento superior al valor correspondiente del diamante.

“La lonsdaleíta es aún más resistente que el w-BN porque la lonsdaleíta está formada por átomos de carbono y el w-BN por átomos de boro y nitrógeno”, explicó Chen. “Los enlaces carbono-carbono de la lonsdaleíta son más fuertes que los enlaces boro-nitrógeno del w-BN. Por eso también el diamante (con estructura cúbica) es más fuerte que el nitruro de boro cúbico (c-BN)”.

Hasta hace poco, las presiones normales de compresión bajo los indentadores no se incluían en los cálculos de las resistencias al cizallamiento ideales de los cristales a partir de los primeros principios, pero los últimos avances han permitido a los investigadores considerar sus efectos, lo que ha dado lugar a descubrimientos sorprendentes como el que se muestra aquí. Aun así, experimentar con w-BN y lonsdaleita será un reto, ya que ambos materiales son difíciles de sintetizar en grandes cantidades. Sin embargo, otro estudio reciente ha adoptado un enfoque prometedor para producir nanocompuestos de w-BN y c-BN, lo que también puede proporcionar una forma de sintetizar nanocompuestos que contengan lonsdaleíta y diamante.

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