Pesquisadores usam laser para produzir diamantes de grafite

Pesquisadores usam laser para produzir diamantes de grafite

A formação de diamantes na natureza depende, essencialmente, da presença de carbono em condições de alta pressão (da ordem de 15 gigapascal, que é um pouco mais do que 148 mil atmosferas) e alta temperatura (da ordem de 2.500 graus Celsius).
Essas condições, presentes no interior da Terra, podem ser obtidas também em laboratório. Uma forma bem conhecida para sintetizar diamante é pressionar certa quantidade de grafite (gerando alta pressão) e fazer passar por ela uma corrente elétrica (gerando alta temperatura). Os átomos de carbono de grafite são então rearranjados em uma diferente estrutura cristalina, constituindo o diamante convencional.
Outra forma de diamante, composta por nanocristais, já foi produzida em laboratório, também em condições de pressão e temperatura elevadas. Apesar de altamente desejada, devido à dureza e à resistência ainda maiores do que as dos diamantes naturais, sua produção envolveu um processo custoso, por conta dos equipamentos necessários.
Uma alternativa viável foi obtida por pesquisadores brasileiros. Neste caso, os mesmos patamares de pressão e temperatura foram alcançados mediante uma onda de choque gerada por laser de pulsos ultracurtos. Artigo descrevendo o experimento acaba de ser publicado no boletim on-line Scientific Reports, do grupo Nature: “Synthesis of diamond-like phase from graphite by ultrafast laser driven dynamical compression”.
“Além de gerar pulsos muito energéticos, o laser utilizado os emitia em intervalos extremamente curtos [de 25 femtossegundos, isto é, 25×10-15 segundos] e os concentrava em uma área extremamente reduzida [com raio de 65 micrômetros, isto é, de 65×10-6 metros]. Todos esses fatores convergiram para que pudéssemos alcançar os patamares necessários de pressão e temperatura da onda de choque”, disse à Agência FAPESP o físico Narcizo Marques de Souza Neto, pesquisador no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) e idealizador do experimento, no contexto de projetos apoiados pela FAPESP.
“Conseguimos um nanomaterial final altamente desejável para várias aplicações [como potencial participante em componentes eletrônicos, em revestimento de próteses articulares, em marcadores celulares, em vetores de fármacos etc.] com recursos relativamente modestos”, sintetizou o físico Francisco Carlos Barbosa Maia, pós-doutorando no LNLS e principal autor do trabalho.

Técnica D-Scan

O trabalho também se destacou por sua simplicidade. A grafite empregada estava na fase policristalina, a mais comum, em vez da forma altamente ordenada e bastante cara conhecida como HOPG, que é usada em outros estudos. O laser utilizado, apesar de produzir pulsos ultracurtos com alta potência, também é acessível a laboratórios de médio porte, no país e no exterior.
“O procedimento foi movimentar o bloco de grafite na frente do feixe de laser focalizado [ver a foto], de modo que vários pulsos do laser se sobrepusessem em cada posição da grafite, de forma quantificada por uma técnica desenvolvida por nós, chamada D-Scan”, afirmou Ricardo Elgul Samad, pesquisador do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e especialista em lasers de pulsos ultracurtos de alta intensidade, também participante de projetos apoiados pela FAPESP.
Como resultado da irradiação, foram formados vários cristais, na escala de 50 micrômetros. E, nesse conjunto, cristalitos nanométricos de um alótropo de carbono semelhante ao diamante.
Os cristais micrométricos foram estudados por meio de microespectroscopia Raman (RM), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). “Além dos cristalitos nanométricos de tipo diamante, constatamos a presença de outra notável formação de carbono, na qual os átomos aparecem arranjados em uma estrutura semelhante à da cebola”, informou o pesquisador Jefferson Bettini, do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), especialista em microscopia.
Com base nessa descoberta, os pesquisadores propuseram um mecanismo para a transformação de grafite no alótropo semelhante ao diamante. Trata-se de uma via indireta que depende da morfologia do material inicial, dos eventos termodinâmicos específicos produzidos pelos pulsos ultracurtos de laser e da formação de catalisadores naturais, como as estruturas semelhantes à cebola e grânulos de grafite de tamanho nanométrico.

Nova fonte de luz síncrotron

Por interessante que tenha sido o resultado, os pesquisadores o consideram apenas um primeiro passo rumo a realizações ainda mais ousadas. “Quando iniciarmos, em 2018, a operação da nova fonte de luz síncrotron, Sirius, teremos condições de alcançar, em experimentos de ondas de choque, pressões e temperaturas mais altas do que 1 terapascal (equivalente a 10 milhões de atmosferas) e 50 mil graus Celsius”, enfatizou Souza Neto.
A atual fonte de luz síncrotron do LNLS é de segunda geração. O Sirius, que, segundo o cronograma, emitirá seu primeiro feixe de luz em 2018, deverá ser, juntamente com o Max 4, em construção na Suécia, uma das primeiras fontes de luz síncrotron de quarta geração no mundo. Numerosos experimentos hoje impossíveis de serem feitos no país poderão ser realizados com o Sirius.
Segundo Souza Neto, o atual experimento foi idealizado como uma prova de conceito da geração de onda de choque por meio de um laser ultracurto de alta intensidade, com vista a futuros desdobramentos por meio do Sirius. “A síntese e o estudo de novas fases da matéria em altíssimas pressões e temperaturas podem levar à descoberta de materiais com propriedades extraordinárias para aplicação cotidiana”, afirmou.
“Nesse sentido, lasers são instrumentos fundamentais para atingir condições extremas, possibilitando alcançar campos eletromagnéticos, pressões e temperaturas nunca antes acessíveis ao homem”, complementou Nilson Dias Vieira Junior, pesquisador do Ipen.
Assinaram o artigo publicado por Scientific Reports os pesquisadores Francisco Carlos Barbosa Maia (LNLS), Ricardo Elgul Samad (Ipen), Jefferson Bettini (LNNano), Raul de Oliveira Freitas (LNLS), Nilson Dias Vieira Junior (Ipen) e Narcizo Marques de Souza Neto (LNLS). Mais um fato positivo a destacar na realização do experimento foi a sinergia entre as três instituições envolvidas.
O LNLS e o LNNano são dois laboratórios nacionais – abertos a pesquisadores de todo o país e do exterior – instalados no mesmo campus, no Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), em Campinas, São Paulo. O Ipen está localizado na Cidade Universitária, em São Paulo.

Diamantes rejeitados representariam mais um golpe para Anglo American

Diamantes rejeitados representariam mais um golpe para Anglo American

Os clientes da De Beers não quiseram comprar cerca de um terço dos diamantes colocados à venda nesta semana pela maior produtora do mundo, segundo duas fontes do setor.
Os compradores, ou “sightholders”, exerceram o direito outorgado pela De Beers neste mês de adiar a aquisição de cerca de 25% das gemas oferecidas e rejeitaram cerca de outros 10%, disseram as fontes, que pediram anonimato porque a informação não é pública. Apenas cerca de US$ 300 milhões dos US$ 450 milhões em diamantes foram comprados, disseram as fontes.
O mais recente sinal de agitações no setor de diamantes, de US$ 80 bilhões, é mais um golpe para a Anglo American Plc, dona de 85% da De Beers, já que comerciantes, lapidadores e polidores estão sofrendo com a escassez de crédito e com uma demanda por joias aquém da esperada. Os compradores na Índia, onde quase 90% das gemas são lapidadas e polidas, ameaçaram proibir as importações neste mês em meio às reclamações pelo excesso de oferta.
No passado, a Anglo contava com as receitas obtidas com os diamantes para compensar o desmoronamento do preço de outros metais e minerais que a empresa extrai. O CEO Mark Cutifani está tentando eliminar empregos, vender minas e reduzir custos porque os investidores estão preocupados com a desaceleração do crescimento da China e porque os preços do cobre, do minério de ferro, do carvão térmico e da platina estão em mercados baixistas ou aproximando-se deles.
É possível que Cutifani seja obrigado a reduzir o dividendo da companhia pela primeira vez desde 2009, segundo analistas do Barclays Plc, do JPMorgan Chase Co. e da Investec Ltd.
A De Beers vende diamantes a preços que fixa em exibições (“sights”) privativas que realiza dez vezes por ano em seus escritórios em Botsuana. Os “sightholders”, que precisam atender aos critérios estabelecidos pela De Beers, devem declarar quantos diamantes pretendem comprar no começo do ano. Eles correm o risco de receber uma quota menor no futuro caso rejeitem demasiadas gemas.

Descoberta maior mina de diamantes do Brasil em Nordestina - BA

Descoberta maior mina de diamantes do Brasil em Nordestina - BA

A maior mina de diamantes do Brasil foi encontrada no último dia 19 de abril no Município de Nordestina. O prefeito Wilson Araújo Matos, comemorou a descoberta e falou das expectativas de crescimento local.

Desde 2008, a empresa Lipari Mineração (de origem canadense) iniciou pesquisas em Nordestina, mais especificamente na mina nomeada de Braúna. “Com a descoberta, a produção de diamantes no Brasil vai aumentar 495%.”, conta o prefeito. Só no primeiro, dos 22 lotes, a Lipari vai investir R$ 100 milhões para produzir 225 mil quilates por ano.

A mina Braúna fica em terras particulares e a empresa pagará pela exploração. A previsão é de sete anos de trabalhos na mina. Isso fará de Nordestina o maior produtor de diamantes brutos da América do Sul. A produção deve começar em 2016.

Licença, arrecadação e investimentos
Nordestina se localiza no semiárido da Bahia, a 359 Km da capital, Salvador. A população local é de 12,5 mil habitantes. De acordo com o prefeito, os recursos naturais não devem ser prejudicados. “Eles têm licença. Não vão agredir o meio ambiente e nem usar produtos químicos, só água. E eles já fizeram uma tubulação”, explica Wilson.

Por causa dos diamantes, Nordestina deve arrecadar R$ 5 milhões por ano de royaltiesmineral. “Ainda serão criados no mínimo 500 empregos diretos. Fora a arrecadação do Imposto Sobre Serviços, entre outros”, diz o gestor.

Além do aumento de receita, Nordestina deve ganhar em infraestrutura. “A empresa prometeu melhorar as estradas vicinais. E os empresários se prontificaram a melhorar o local”. Para o transporte da nova riqueza, a Lipari Mineração deve construir um aeroporto na cidade.

Os investimentos em infraestrutura são importantes, porque a descoberta deve atrair novos moradores. “Não tenho dúvida de que vai inflacionar tudo.” Wilson Araújo Matos conta que, com os novos recursos, vai potencializar a Educação, a Saúde e o Saneamento em Nordestina, que também produz ouro.

A economia local era baseada na agricultura, agora é na mineração.

Exploração de diamantes no Brasil

Como anda a exploração de diamantes no Brasil? O Brasil é um país de dimensões continentais e de imensa riqueza tanto em superfície quanto em grandes profundidades. As reservas de minério de ferro de qualidade tornam o país o segundo maior exportador do mundo, atrás da Austrália e seguido por Rússia e China. Dentre as gemas preciosas, destacam-se os diamantes, cristal de alto valor agregado no mercado mundial de grande interesse de companhias multinacionais em explorar nossas terras à procura de minas ou jazidas de diamantes.

Na TV, a exploração de diamantes é lembrada na trama da novela da Rede Globo, “Império”, onde o “comendador Zé Alfredo” (interpretado por Alexandre Nero) acumula fortunas e esbanja vaidades com sua família, vivendo uma série de problemas que envolvem a sua história desde o garimpo, onde foi à procura do sonho da riqueza. É a ficção imitando a realidade, lembrando do caso da Serra dos Carajás, no Pará, em que reuniram-se milhares de pessoas em busca do sonho de se tornarem ricos às custas de muito sofrimento, solidão, doenças, violência, tudo em nome da fama e da riqueza.

Segredos que valem ouro

O número de locais com diamantes no Brasil não é divulgado com precisão, mas sabe-se que há reservas gigantescas de diamantes no país, principalmente nos estados de Pará, Amazonas, Rondônia e Mato Grosso.

Dizem os especialistas que, em reservas indígenas, preservadas por leis da Constituição Brasileira e pela Fundação Nacional do Índio (Funai), há enormes jazidas, mas não estão autorizadas para exploração de diamantes. Não é de hoje que o país sofre com a exploração das suas terras em todos os sentidos, minerais, agrícolas, fauna e flora, desde os tempos do Império. Não se tem a conta de quantos bilhões de dólares já se perderam ao longo dos anos com o envio de pedras preciosas para o exterior.

Para se ter uma idéia das riquezas ocultas no solo brasileiro, em 2014, foi divulgado na internet, em sites especializados, que a exploração de diamantes em terras indígenas do Parque Aripuanã e de Serra Morena, em Rondônia e Mato Grosso, respectivamente, pode render algo em torno de 40 bilhões de dólares por ano, caso seja regulamentada, já que o garimpo em terras indígenas é proibido e, além do que, no Brasil, o que se observa é que, após a extração de minerais preciosos por garimpagem, é uma prática insustentável e que degrada completamente a região explorada, não há políticas de reflorestamento e de revitalização do solo e de programas que beneficiem as populações que vivem acerca da mesma.

Profissionais que brilham

As pesquisas e levantamentos sobre reservas diamantíferas estão a cargo de geólogos e outros especialistas do Serviço Geológico do Brasil (CPRM), vinculado ao Ministério das Minas e Energia junto de empresas multinacionais, como a gigante multinacional De Beers, com sede na Àfrica do Sul. As descobertas levaram a aproximadamente 1.200 pontos de exploração de diamantes no Brasil, entretanto, sem haver informações precisas acerca da quantidade e qualidade dos diamantes.

Brasil terá mina primária de diamantes

Mina primária de diamante
Embora não apareça entre os grandes fornecedores mundiais de diamantes, o Brasil pode voltar em breve ao clube dos exportadores da gema.
O Brasil foi o maior produtor mundial de diamantes durante 150 anos, mas perdeu a posição em 1866, com a descoberta das minas primárias de diamante - kimberlitos - na África do Sul.
Até hoje, o Brasil só produz diamantes de aluvião, aqueles que rolaram da rocha primária desgastada pela erosão e agora estão depositados no fundo dos rios - a exploração é feita sobretudo por garimpeiros.
Mas, segundo o pesquisador Jurgen Schnellrath, do Centro de Tecnologia Mineral (Cetem), geólogos brasileiros já começam a trabalhar para lavrar o diamante na rocha primária, ou seja, na rocha onde o diamante foi originalmente formado.
Os kimberlitos são rochas formadas a grandes profundidades, geralmente a mais de 100 km da superfície. O elevado calor e a alta pressão permitem que o carbono presente nessas rochas se cristalize na forma de diamante.
Braúnas e Coromandel
Em 2015 será feita a primeira operação de lavra na rocha primária no município de Braúnas, na Bahia, controlado pela empresa Lipari Mineração, de origem canadense.
O pesquisador do Cetem informou que há outros locais favoráveis para a lavra do diamante em rocha primária no Brasil - a declaração foi feita durante a inauguração de um moderno laboratório de gemologia, no Rio de Janeiro.
Segundo Schnellrath, a região mais promissora para a exploração de diamantes de kimberlitos fica no município de Coromandel, região do Alto Paranaíba, em Minas Gerais.
Em Coromandel, foram encontrados em áreas secundárias, de aluviões, os maiores diamantes do Brasil, com 500 e 800 quilates (diamante Presidente Vargas), mas só recentemente foram descobertos depósitos de rochas primárias.