Carbono sob pressão dinâmica

Compreender e contemplar a estabilidade estrutural dos materiais sob condições extremas é uma das áreas fundamentais de pesquisa mais ativas, fornecendo informações essenciais sobre os aspectos da estabilidade. Em experimentos de compressão estática o módulo de compressibilidade volumétrica foi considerado um fator-chave para determinar com precisão a estabilidade dos materiais. No entanto, sob condições dinâmicas (choques acústicos), os materiais podem sofrer transições de fase independentemente de seus módulos de compressibilidade, o que levanta diversas questões sobre a estabilidade estrutural em tempo real desses materiais. Em experimentos realizadas na China - ainda não temos esta disponibilidade no LAP-UFC, mas esperamos poder implementá-las no futuro (a contribuição do nosso laboratório neste artigo foi apenas no sentido de auxiliar na interpretação dos resultados) - explorou-se a pressão dinâmica num sistema particular. Para fornecer informações diretas sobre a capacidade de transição de fase induzida por ondas de choque acústico, no trabalho cuja capa é apresentada abaixo, escolheu-se três estruturas de carbono com diferentes módulos de compressibilidade: o carbono amorfo tetraédrico (ta-C), o grafite e o grafeno, de modo que sua estabilidade estrutural pudesse ser examinada sob diferentes condições de choque - especificamente após exposição a 0, 250, 500 e 750 choques. Com base em resultados de espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons por raios X, identificou-se que o ta-C se transformou em grafite altamente ordenado após 750 choques, enquanto as estruturas de grafite e grafeno não passaram por nenhuma transição estrutural. Pela primeira vez na literatura, introduz-se o parâmetro de condutividade térmica como um fator-chave comum para explicar os resultados observados sob condições de choque, constatando-se que materiais com menor condutividade térmica tendem a sofrer transições estruturais com mais facilidade, enquanto o oposto ocorre para materiais com maior condutividade térmica. Acreditamos que as estruturas de grafite e grafeno demonstram estabilidade sob condições de choque justamente por possuírem alta condutividade térmica (tal correlação não desqualifica, eventualmente, outras correlações, mas que não foram exploradas neste trabalho). A abordagem proposta foi comparada com resultados previamente publicados sob condições semelhantes, revelando-se compatível com a interpretação atual. De acordo com os resultados observados, a ordem de estabilidade estrutural é a seguinte: ta-C < grafite < grafeno, indicando que a ordem de estabilidade dessas três estruturas de carbono é completamente diferente daquela observada sob compressão estática.  [Sivakumar Aswathappa, Lidong Dai, Sahaya Jude Dhas Sathiyadhas, Raju Suresh Kumar, P.T.C. Freire, Cathrin Lims Selvakumar, Phuong V. Pham, Diamond & Related Materials 153, 112034 (2025)].