Pesquisadores na Alemanha conseguiram produzir e recuperar nanodiamantes de cerca de 3 nanômetros ao atingir uma película de plástico PET com pulsos de laser de alta energia. Cada disparo gera aproximadamente 10 trilhões de partículas, mas a quantidade total de material ainda é pequena e o processo permanece em escala experimental.
O PET vira diamante sob pressão extrema
O trabalho foi conduzido por pesquisadores do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e da Universidade de Rostock. O laser atinge uma película de PET com 100 micrômetros de espessura e cria uma onda de choque capaz de comprimir o material a pressões próximas de 100 GPa, segundo o estudo publicado na Diamond and Related Materials.
Nessas condições, que também envolvem temperaturas ao redor de 4.000 K, a estrutura do material muda rapidamente e parte do carbono passa a formar cristais de diamante. O resultado são partículas com diâmetro médio de aproximadamente 3 nanômetros e distribuição de tamanho bastante estreita.
Cada disparo produz 10 trilhões de nanodiamantes
O número parece gigantesco, mas cada partícula contém apenas cerca de 3.000 átomos de carbono. A Universidade de Rostock informa que foram necessários aproximadamente 100 disparos para recuperar algumas centenas de microgramas de material, quantidade suficiente para analisar os diamantes em microscópio eletrônico.
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Capturar as partículas era um dos maiores desafios
Produzir os nanodiamantes não bastava. Quando a onda de compressão chega ao fim da película de PET e encontra o vácuo, as partículas são lançadas a velocidades superiores a 10 quilômetros por segundo. Uma colisão direta com uma superfície rígida poderia destruir estruturas tão pequenas.
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A solução foi colocar no recipiente de coleta um gel iônico macio, solúvel em água e compatível com o ambiente de vácuo. Ele funciona como uma área de amortecimento: recebe as partículas em alta velocidade e depois permite que os pesquisadores façam a extração e purificação dos nanodiamantes para análise.
A pesquisa começou tentando entender Urano e Netuno
A origem dessa técnica não está no tratamento de resíduos. Experimentos anteriores usaram o PET porque sua combinação de carbono, hidrogênio e oxigênio ajuda a reproduzir parte da química existente no interior de gigantes gelados como Urano e Netuno. Em 2022, pesquisadores já haviam mostrado que a presença de oxigênio favorecia a formação de diamantes sob essas condições, conforme explicou o SLAC National Accelerator Laboratory.
O avanço mais recente está em demonstrar que esses diamantes não apenas aparecem durante os poucos instantes de pressão extrema. Eles conseguem sobreviver à descompressão, ser coletados e permanecer estáveis em condições normais, abrindo espaço para investigar uma possível rota de fabricação de nanomateriais.
Isso ainda não transforma garrafas usadas em diamantes em escala industrial
Apesar de utilizar PET como fonte de carbono, o experimento não demonstra uma solução pronta para reciclar toneladas de embalagens. A produção atual é de apenas centenas de microgramas após dezenas de disparos, e o processo depende de equipamentos de laser de alta energia. Portanto, ainda não há base para tratá-lo como substituto dos sistemas tradicionais de reciclagem de PET.
O interesse tecnológico está principalmente na qualidade das partículas. Produzir nanodiamantes extremamente pequenos, limpos e com dimensões semelhantes pode ser útil em áreas nas quais o controle do tamanho é mais relevante do que o volume fabricado. Os pesquisadores citam possibilidades futuras em sensores quânticos, materiais, catálise e agentes de contraste para aplicações médicas.
Próximo passo é aumentar a quantidade produzida
A equipe pretende levar a produção para a escala de miligramas e testar se as características dos nanodiamantes continuam controladas conforme o volume aumenta. Avanços em lasers de alta energia com maior frequência de disparos e melhor eficiência podem ajudar, mas a viabilidade econômica e energética ainda precisa ser demonstrada. Os pesquisadores também planejam experimentar pressões ainda maiores para tentar formar BC8, uma estrutura de carbono prevista teoricamente e mais densa que o diamante.