O objetivo inicial não tinha nada a ver com reciclagem, joias ou fabricação de materiais preciosos. Cientistas alemães queriam reproduzir, por alguns instantes, as condições extremas encontradas no interior de Urano e Netuno. Para isso, colocaram uma fina película de plástico diante de um dos lasers mais poderosos disponíveis. O que aconteceu em seguida abriu uma possibilidade tecnológica bastante diferente.
O experimento começou tentando recriar o interior de um planeta
No interior de gigantes gelados como Urano e Netuno, matéria é submetida a condições que parecem impossíveis de reproduzir na Terra. Temperaturas chegam a milhares de graus e as pressões alcançam milhões de vezes a pressão atmosférica.
É justamente esse ambiente extremo que cientistas do Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) e da Universidade de Rostock, na Alemanha, tentam reproduzir durante frações de segundo.
O material escolhido pode parecer surpreendente: PET, o mesmo tipo de plástico utilizado em muitas garrafas e embalagens.
Quando uma película extremamente fina de PET é atingida por um laser de alta potência, uma onda de choque atravessa o material e o comprime violentamente. Em determinados pontos do processo, os átomos de carbono presentes no plástico começam a se reorganizar.
E existe uma consequência particularmente interessante.
Em vez de permanecerem organizados como no plástico original, os átomos podem formar estruturas cristalinas de carbono semelhantes às do diamante.
O fenômeno já havia sido observado em estudos anteriores. A grande pergunta agora era outra: seria possível recuperar essas partículas depois do processo e analisá-las fora das condições extremas em que foram criadas?
Cada disparo produz uma quantidade difícil de imaginar
Os experimentos foram realizados na instalação ELI Beamlines, ao sul de Praga, na República Tcheca. O equipamento utilizado consegue concentrar uma enorme quantidade de energia em pulsos extremamente curtos.
A película de PET usada nos testes tinha apenas 100 micrômetros de espessura, o equivalente a um décimo de milímetro.
Quando atingida, a onda de choque comprime o material até aproximadamente 100 gigapascais, cerca de um milhão de vezes a pressão atmosférica ao nível do mar.
É nesse instante que os nanodiamantes aparecem.
Cada pulso produz aproximadamente 10 trilhões de partículas, com diâmetro médio de apenas 3 nanômetros. Cada uma contém cerca de 3.000 átomos de carbono.
Mas fabricar essas partículas foi apenas metade do problema.
Quando a onda de compressão chega ao final da amostra e encontra o vácuo, os nanodiamantes podem ser lançados a velocidades superiores a 10 quilômetros por segundo. Tentar capturá-los contra uma superfície rígida simplesmente os destruiria.
Os pesquisadores precisaram, portanto, criar uma espécie de pista de pouso microscópica.
O segredo estava em uma espécie de “colchão” microscópico
Para desacelerar as partículas sem destruí-las, a equipe utilizou um gel iônico macio capaz de absorver parte da energia do impacto.
Essa solução permitiu recuperar os nanodiamantes depois do disparo e posteriormente separá-los e purificá-los para análise.
O resultado é impressionante, mas também ajuda a colocar os números em perspectiva.
Apesar de cada pulso produzir cerca de 10 trilhões de nanodiamantes, eles são tão pequenos que foram necessários aproximadamente 100 disparos para acumular apenas algumas centenas de microgramas de material.
Foi o suficiente para que os pesquisadores pudessem examiná-los com microscopia eletrônica na Universidade de Rostock.
A descoberta, portanto, não significa que garrafas PET poderão em breve ser jogadas em uma máquina e transformadas em grandes quantidades de diamantes.
O verdadeiro interesse está em outro lugar.
O plástico pode virar uma ferramenta para fabricar materiais muito específicos
Os nanodiamantes produzidos dessa maneira apresentam tamanho bastante uniforme e elevada pureza. Essas características podem ser mais importantes do que simplesmente produzir uma grande quantidade de material.
Nanodiamantes podem encontrar aplicações em áreas como sensores quânticos, materiais avançados e processos de catálise relacionados à conversão de CO₂ usando luz solar.
Também existem possibilidades futuras na área médica, incluindo pesquisas com partículas capazes de funcionar como agentes de contraste. Essas aplicações, porém, ainda estão em estágios iniciais e não representam tecnologias prontas para uso clínico.
A grande novidade é a possibilidade de controlar melhor as características das partículas produzidas.
E os cientistas já estão pensando em algo ainda mais extremo.
O próximo alvo pode ser um carbono que nem deveria existir naturalmente
A equipe pretende usar condições ainda mais violentas para tentar produzir uma estrutura conhecida como BC8.
Trata-se de uma forma de carbono prevista teoricamente, mais densa que o diamante e potencialmente capaz de apresentar uma combinação incomum de dureza e resistência à fratura.
O problema é que essa estrutura não existe naturalmente na superfície da Terra.
Para tentar criá-la, seria necessário reproduzir pressões ainda maiores durante intervalos de tempo extremamente curtos.
É por isso que o experimento vai muito além da ideia de transformar lixo em algo valioso. O PET funciona como uma matéria-prima conveniente para investigar o comportamento do carbono em condições que normalmente só poderiam ser encontradas em ambientes planetários extremos.
O que começou como uma tentativa de entender o interior de Urano e Netuno acabou demonstrando que um simples pedaço de plástico pode, sob as condições certas, se transformar em uma fábrica microscópica de diamantes.
E, no futuro, talvez também ajude os cientistas a criar formas de carbono que nunca conseguimos produzir por métodos convencionais.
