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Un equipo de investigadores alemanes logró transformar plástico en diamantes microscópicos mediante un método que combina láseres de alta potencia con una técnica novedosa para recuperar las partículas sin que se destruyan en el proceso. El hallazgo abre una vía experimental para producir este tipo de material a partir de un residuo cotidiano.
La investigación, llevada adelante por científicos del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) y de la Universidad de Rostock, determinó que cada disparo de láser contra una fina lámina de plástico PET generó alrededor de 10 billones de nanodiamantes, un volumen que hasta ahora no había sido posible recolectar de manera intacta con este tipo de procedimiento.
El origen de la investigación en los planetas gigantes
El proyecto comenzó a partir del estudio de las condiciones extremas que existen en el interior de Urano y Neptuno, donde las temperaturas alcanzan varios miles de grados y las presiones superan millones de veces a la que existe en la Tierra.
Al intentar reproducir ese escenario en el laboratorio, el equipo descubrió que el carbono presente en el plástico podía reorganizarse para formar diminutos cristales.
“Esperábamos que se formaran nanodiamantes en estas condiciones. Sin embargo, lo que nos sorprendió fue la rapidez con la que ocurrió, lo que inmediatamente nos hizo pensar en una posible aplicación técnica”, explicó Dominik Kraus, director fundador del Instituto HEDI de Física de Alta Densidad Energética en el HZDR, citado por SciTech Daily.
Cómo lograron transformar el plástico en diamantes
Para llevar adelante el experimento, los investigadores trabajaron en la Extreme Light Infrastructure, un centro de investigación ubicado al sur de Praga, donde un láser de alta potencia disparó contra una película de plástico PET de apenas 100 micrómetros de espesor, a un ritmo de tres disparos por minuto. Cada impacto generaba una onda de choque que comprimía el material y daba origen a los nanodiamantes.
El mayor desafío apareció al momento de recuperar las partículas, que salían despedidas a velocidades superiores a los 10 kilómetros por segundo, comparables al impacto de un meteorito. Para evitar que se destruyeran al chocar contra una superficie rígida, el equipo utilizó un gel iónico soluble en agua capaz de amortiguar el golpe sin dañar los cristales.
Qué características tienen los nanodiamantes obtenidos
Tras unos 100 disparos, los investigadores lograron reunir varios cientos de microgramos de material, suficientes para analizarlo con el microscopio electrónico de la Universidad de Rostock. Los resultados mostraron que cada partícula tenía un diámetro promedio de tres nanómetros y contenía alrededor de 3000 átomos de carbono.
Según explicó Ben Heuser, autor principal del estudio, la técnica láser permite obtener una combinación de alta pureza y tamaños sumamente uniformes entre las partículas, algo que los métodos convencionales de fabricación, incluidas las explosiones controladas, no logran reproducir con la misma precisión.
Las posibles aplicaciones de este tipo de diamantes
Entre los usos que podrían derivar de este avance se encuentran los sensores cuánticos de alta sensibilidad y los agentes de contraste para estudios médicos, como las resonancias magnéticas. Al provenir del plástico, además, resulta más sencillo incorporar átomos de otros elementos a los diamantes, un proceso conocido como dopaje, que permitiría adaptar las partículas a tareas específicas.
Los investigadores también destacaron el potencial de estos cristales como catalizadores en reacciones químicas, gracias a la mayor superficie disponible por su tamaño reducido, lo que podría mejorar procesos como la disociación del dióxido de carbono mediante luz solar.
El equipo planea ahora escalar la producción hasta alcanzar cantidades del orden de los miligramos, además de explorar la fabricación de BC8, una forma de carbono aún más densa que el diamante y que hasta el momento solo existía de manera teórica.