Un equipo del Instituto de Tecnología de Karlsruhe, en Alemania, ha creado una nanoestructura cristalina de carbono con filamentos de menos de una micra de longitud y 200 nanómetros (0.2 micras) de diámetro. Es la estructura de red cristalina más pequeña producida hasta la fecha.
El Dr. Jens Bauer, cabeza del equipo científico, asegura que la estructura es tan pequeña que únicamente puede ser observada a través del microscopio.
Para hacer una idea del tamaño de esta estructura, pongamos esta medida en contexto. Por ejemplo:
- El tamaño de la cabeza de un alfiler es de 2 milímetros;
- el grosor de un céntimo es de 1 milímetro;
- un grano de arena mide 0,5 milímetros (500 micras o micrómetros);
- un pelo tiene un grosor entre 60 y 80 micras;
- el polen 30 micras;
- un glóbulo rojo, 7 micras;
- una bacteria de ántrax, 1 micra (1.000 nanómetros).
Así que la longitud de los filamentos de esta estructura manufacturada es similar a la bacteria del ántrax y su diámetro una quinta parte. La estructura en sí, es entre 12 y 16 veces más pequeña que el grosor un pelo.
Para crearlas, primero utilizaron un proceso conocido como litografía láser en 3D, según explica el Dr. Bauer, autor principal del artículo científico publicado en la revista científica Nature – Materials. Este método utiliza láser para estimular materiales depositados en una lámina sensible a la luz y cambiar así sus propiedades. Una simplificación de la idea podría ser imaginarse una impresora 3D que en vez de depositar materiales en capas a través de un tubo, estimulara con luces un estrato de polvo depositado previamente en la bandeja controlando así qué granos se endurecen y pasan a formar parte de la estructura final.
Una vez creada la estructura, un proceso de horneado llamado pirólisis convirtió la estructura en carbono. «Los objetos [estructuras cristalinas de varias dimensiones] fueron expuestos a temperaturas de unos 900 grados centígrados en un alto horno tubular al vacío,” explicó el Dr. Brauer y el resto de coautores. “Durante la pirólisis, el tamaño de cada una de las celdas de la estructura se encogió alrededor de un 80%, comparado con los tamaños que se habían fabricado inicialmente.”
La estructura resultante se ha puesto a prueba para analizar su estabilidad bajo presión. “Según los resultados, la capacidad de soporte de la red cristalina es muy cercana al límite teórico y mucho mayor que la del carbono cristalizado desestructurado,” explica un miembro del equipo, el Profesor Oliver Kraft.
“El ratio de fuerza-densidad de las nanorredes cristalinas es hasta 6 veces mayor que la de citadas microrredes cristalinas. Con una tipología similar a la de un panal de abejas, se ha conseguido una fuerza efectiva de 1.2GPa por cada 0,6g/cm3,” explicaros los científicos. “El único material con un ratio de fuerza-densidad notablemente mayor es el diamante.” A modo de comparativa, un metro cuadrado de este material podría llegar a sostener el peso de un Boeing 737 sin romperse. ¡Casi nada!
