Es tracta de diamants diminuts, de mil·lèsimes de mil·límetre, que tenen moltes aplicacions en medicina, microelectrònica i altres sectors

Xavier Duran11/09/2022 – 3-24

Diamants a partir de plàstic. O, per ser exactes i no despertar falses expectatives, nanodiamants, és a dir, cristalls de mil·lèsimes de mil·límetre. En tot cas, un material molt valorat per les seves propietats úniques i les seves diverses aplicacions. I que es podria obtenir a partir d’un altre material molt barat com és el PET, un plàstic molt utilitzat en envasos.

El procés l’ha desenvolupat un equip d’investigadors alemanys i nord-americans, liderat per Dominik Kraus, del Helmholtz-Zentrum de Dresden. La recerca s’ha publicat a Science Advances.

Els autors són clars sobre els possibles beneficis de la tècnica que han descobert:

Els nanodiamants es fan servir des de fa temps en molts àmbits i cada vegada se’n descobreixen més possibles aplicacions. Mantenen la majoria de les propietats dels seus homònims de mida gran, com ara duresa, biocompatibilitat, conducció de la calor, resistència al corrent elèctric, estabilitat química i resistència a ambients agressius, i les traspassen a l’escala nanomètrica. Per això es fan servir en medicina, microelectrònica, òptica i molts altres camps.

I tan clars com són amb les expectatives, els autors també ho són amb la forma com han aconseguit transformar un plàstic en nanodiamants. Han utilitzat un potent làser amb el qual han comprimit el PET amb pressions d’entre 72 i 125 gigapascals (entre 700.000 i 1,2 milions de vegades la pressió atmosfèrica) i l’han portat a una temperatura de fins a 6.000 kelvins, com la que hi ha a la superfície del Sol.

Tot i això, segons els autors, els actuals sistemes de làser d’alta energia i els mètodes adequats permetrien obtenir grans quantitats de nanodiamants amb característiques específiques a partir de PET.

Amb el seu procediment, l’equip de Kraus en va obtenir milers de milions, si bé, traduïts en pes, no eren més d’unes milionèsimes de gram.

Com a Urà i Neptú

La recerca té l’origen en l’intent de reproduir el procés que es dona a planetes gegants com Urà i Neptú. Tal com expliquen els autors a l’inici de l’article, es creu que l’interior d’aquests planetes està compost bàsicament per una densa barreja d’aigua, metà i amoníac.

Sota les condicions extremes de pressió i temperatura, aquesta barreja donaria lloc a diverses reaccions químiques, com ara la que permetria la formació de diamants. De fet, creuen que s’hi produeixen vertaderes pluges de diamants.

L’any 2017, els investigadors van aconseguir reproduir aquestes condicions i generar nanodiamants. Ho van publicar a Nature Astronomy. En aquella ocasió ho van fer a partir de poliestirè, un polímer del qual deriva el popular poliestirè expandit, una mena d’escuma sòlida molt utilitzada en envasats.

Ara ho van tornar a provar, però amb PET, un plàstic que per la seva composició química consideraven més adequat. I, efectivament, el resultat va ser positiu. Els autors creuen que el seu estudi “apunta a un nou camí per produir nanodiamants de manera eficient amb el plàstic barat PET com a material de partida”.

Fins i tot consideren que això servirà per eliminar grans quantitats de PET, un material reciclable, però no biodegradable.

Moltes aplicacions

Les aplicacions d’aquests diamants diminuts són moltes, com afirmen els autors sense detallar-les. Sí que ho van fer Investigadors xinesos de la Universitat de Zhengzhou en un article publicat a Materials & Design el novembre passat.

Els investigadors se centraven en nanomedicina. Citaven l’ús d’aquests materials en els mètodes per observar de forma no invasiva processos metabòlics en persones o animals i estudiar els canvis relacionats amb malalties.

Una altra possibilitat és l’elaboració de biosensors, que permeten estudiar també processos biològics.

Esmentaven també la possibilitat que els nanodiamants transportin fàrmacs per administrar-los de forma més precisa. I, finalment, es referien a l’ús de nanodiamants en la teràpia per calor, un sistema per eliminar cèl·lules tumorals aplicant escalfor localitzada.

També es poden fer servir com a agents antimicrobians. I més enllà de la medicina, juguen un paper important en microelectrònica o per l’obtenció de nous materials, degut a la seva duresa.

Des de fa uns quants anys se sap que els nanodiamants poden tenir un futur més que brillant. I encara més gràcies al nou sistema d’obtenció que han desenvolupat els científics alemanys i californians.