Il nitruro di boro, l’elemento più duro del diamante

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Il diamante - si sa – è uno dei materiali più duri esistenti sulla Terra. Ciononostante una delle sfide più difficili e allo stesso tempo interessanti per gli scienziati di tutto il mondo è scoprire e testare nuovi materiali e vedere se ne esistono di ancora più resistenti.

Grazie a simulazioni al computer, alcuni ricercatori cinesi, guidati dal professor Yongjun Tian della Yanshan University, hanno scoperto che una rara forma cristallina di nitruro di boro se sintetizzato in campioni di grandi dimensioni, resisterebbe anche più del diamante, e gli esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che alcune forme di nitruro di boro hanno già raggiunto la durezza del diamante.

Ora i nuovi esperimenti su una nanostruttura di nitruro di boro hanno prodotto dei livelli di durezza ancora più alti di prima. Il nuovo materiale è più resistente di quello di alcune forme di diamante; tuttavia quantificare le proprietà dei materiali super resistenti è un problema complesso, ed almeno un ricercatore di punta è convinto che gli autori dello studio non abbiano scoperto nulla di nuovo.

I ricercatori hanno fabbricato i campioni utilizzando delle nanoparticelle rotonde di nitruro di boro in cui gli atomi di azoto e boro formano una struttura di strati concentrici “a forma d’aglio”. Pressato in palline macroscopiche e sottoposte ad alta pressione e calore, le nanoparticelle si sono fuse in piccoli granelli.

Le forme d’aglio - ha spiegato Tian - presentano diversi difetti perché i cristalli, con temperature e pressione alte, formano dei nuclei; allo stesso tempo, la crescita dei cristalli resta sempre rapida, che produce numerose 'sacche' cristalline all'interno di una struttura policristallina più grande e piuttosto disordinata”.

nitrito di boro

A temperature superiori ai 1.800 gradi Celsius e a pressioni che raggiungono i 15 gigapascal (circa 150.000 chilogrammi-forza per centimetro quadrato) - ha aggiunto Tian - le palline di nitruro di boro hanno formato grumi rotondi di circa 2 millimetri di diametro incolori e totalmente trasparenti, in apparenza simili al vetro e al diamante.

Tian ed i suoi colleghi hanno notato che i campioni arrivano ad una durezza di 108 gigapascals, leggermente più duri del diamante sintetico, ma meno duri dei diamanti policristallini fatto di grani nanometrici. La ricerca di materiali super resistenti non mira solo a stabilire nuovi record: il nitruro di boro è già impiegato per realizzare delle frese in grado di tagliare anche i materiali più duri e, per quanto riguarda la stabilità alle alte temperature, è superiore al diamante.

Antonino Neri

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