Cientistas usaram lasers para transformar plástico em pequenos diamantes

É uma nova forma de reciclagem ou um sonho?

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Dizem que o lixo de uns é o tesouro de outros.

Agora, uma equipe internacional de cientistas conseguiu tornar essa afirmação literal, transformando plástico barato de tereftalato de polietileno (PET) em nanodiamantes – diamantes sintéticos e microscópicos.

"Em nanossegundos, [...] 10 por cento de todos os átomos de carbono dentro desta amostra de plástico são transformados em diamantes muito pequenos", disse Dominik Kraus, co-autor do estudo e professor do Instituto de Física da Universidade de Rostock, Dominik Kraus, a Treehugger. “E esses nanodiamantes muito pequenos podem ter – ou já têm de alguma forma, mas talvez ainda mais no futuro – aplicações muito interessantes para a tecnologia”.

A transformação, publicada na Science Advances no outono de 2022, foi uma surpresa, diz Kraus. Isso porque a equipe de pesquisa - do Laboratório de Aceleração Nacional SLAC do Departamento de Energia na Califórnia, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), da Universidade de Rostock na Alemanha e da École Polytechnique da França - não estava tentando encontrar usos terrestres para o plástico, mas sim entender a química de outros planetas.

“Originalmente, isso foi motivado para obter uma imagem melhor de que tipo de química está acontecendo dentro de planetas gigantes como Netuno e Urano”, diz Kraus.

Isso é importante para entender o universo como um todo, porque os cientistas acreditam que os gigantes de gelo são o tipo mais comum de planeta fora do nosso sistema solar. Em um nível elementar, esses planetas são compostos principalmente de carbono, hidrogênio e oxigênio com um pouco de nitrogênio, diz Kraus. No entanto, é como esses elementos interagem sob condições planetárias extremas que realmente fascinam os cientistas. É possível que as condições nesses planetas gerem um tipo especial de água chamada água superiônica. Eles também podem fazer com que os diamantes caiam como chuva.

Olivier Bonin / SLAC National Accelerator Laboratory

O que é água superiônica? "A água superiônica é uma forma prevista de água em que os átomos de oxigênio formam uma rede cristalina e os núcleos de hidrogênio [são] capazes de se mover livremente através dessa rede de oxigênio", diz Kraus.

A presença dessa água superiônica pode explicar os campos magnéticos únicos que os cientistas acreditam existir nesses planetas, escreveram os autores do estudo.

Para tentar descobrir o que pode estar acontecendo nesses planetas, os cientistas precisam de alguma forma replicar suas condições extremas – com temperaturas na casa dos milhares de graus Celsius e pressão atmosférica milhões de vezes maior que a da Terra – em laboratório. Eles fazem isso explodindo um material transparente com um laser de alta potência que pode aquecer o filme a 6.000 graus Fahrenheit, produzindo uma onda de choque que multiplica a pressão sobre o material por um milhão. Eles então usam o laser especial de raios X baseado no acelerador Linac Coherent Light Source (LCLS), localizado no SLAC National Accelerator Laboratory, para ver o que acontece quando os flashes do laser atingem o filme.

Experimentos anteriores com poliestireno – um plástico composto de hidrogênio e carbono – levaram a evidências de que a precipitação de diamantes realmente poderia se formar nesses planetas. No entanto, esses planetas também têm muita água, e os cientistas acreditam que a água superiônica provavelmente se formaria quando o carbono e a água se separassem.

É por isso que eles se voltaram para o PET, que tem a fórmula química C10H8O4. Foi esse experimento que gerou os nanodiamantes – e reforçou as evidências científicas de que os gigantes do gelo podem ver chuva de diamantes e água superiônica.

“Sabemos que o núcleo da Terra é predominantemente feito de ferro, mas muitos experimentos ainda estão investigando como a presença de elementos mais leves pode alterar as condições de fusão e transições de fase”, diz Silvia Pandolfi, cientista do SLAC e coautora do estudo, em um comunicado de imprensa do SLAC. . "Nosso experimento demonstra como esses elementos podem mudar as condições nas quais os diamantes estão se formando em gigantes de gelo. Se quisermos modelar planetas com precisão, precisamos chegar o mais próximo possível da composição real do interior planetário."