Un supercomputer prezice rețeta pentru diamantele extraterestre

Diamantele sunt recunoscute ca fiind cele mai dure substanțe cunoscute, cu aplicații variate, de la bijuterii la tehnologiile industriale. Recent, însă, un material și mai dur a captat atenția oamenilor de știință: diamantul BC8. Acest material ipotetic, despre care se crede că ar putea exista în condiții extreme, precum nucleele exoplanetelor gigantice, ar putea revoluționa domeniul științei materialelor și al tehnologiilor avansate.

Descoperirea diamantului BC8 a fost posibilă datorită supercomputerului Frontier, un instrument de calcul de ultimă oră care a permis cercetătorilor să descifreze condițiile necesare pentru formarea acestui superdiamant. BC8, cunoscut și sub denumirea de „Cub centrat pe corp cu opt atomi”, reprezintă o formă ipotetică de carbon care ar putea exista doar în medii extreme, spre deosebire de diamantele tradiționale care au o structură cristalină cubică. BC8 are o configurație diferită, cu opt atomi de carbon în loc de patru, ceea ce îi conferă o rezistență teoretică superioară.

Pentru a crea acest diamant extrem de dur, ar fi necesar să se genereze presiuni de milioane de ori mai mari decât cele ale atmosferei Pământului și temperaturi extrem de ridicate. Aceste condiții sunt extrem de dificile și costisitoare de reprodus în laborator. Aici intervine rolul crucial al supercomputerului Frontier, situat la Laboratorul Oak Ridge al Departamentului de Energie al Statelor Unite. Frontier este unul dintre cele mai puternice supercomputere din lume și este capabil să efectueze simulări la scară atomică cu o precizie neegalată.

Sub conducerea profesorului Ivan Oleynik de la Universitatea din Florida de Sud, echipa de cercetare a folosit Frontier împreună cu software-ul specializat LAMMPS pentru a simula condițiile extreme și pentru a determina procesele necesare formării BC8. Supercomputerul a procesat miliarde de atomi și a simulat milioane de scenarii, permițând astfel cercetătorilor să înțeleagă modul în care diamantele se topesc și se reorganizează în BC8.

Descoperirea cheie a fost că diamantele tradiționale trebuie să se topească înainte de a se putea reorganiza în BC8. Acest pas necesită presiuni de aproximativ douăsprezece milioane de ori mai mari decât cele ale atmosferei Pământului și temperaturi care ajung la 5.000 K, aproape de cele de pe suprafața Soarelui. Cu această nouă înțelegere a condițiilor necesare formării BC8, cercetătorii au acum o bază solidă pentru testarea modelelor lor teoretice în laborator.

Pentru a valida aceste modele, cercetătorii vor apela la facilități precum National Ignition Facility de la Lawrence Livermore National Laboratory, unde laserele puternice pot crea condiții extreme necesare pentru a încerca să sintetizeze BC8. Aceste cercetări ar putea deschide noi perspective în domeniul materialelor ultra-dure și în tehnologiile de înaltă performanță.