Como fabricar um diamante do nada
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De vez em quando, Dan Frost escuta um forte estampido e o chão de seu escritório vibra. Só pode ser uma coisa: um de seus experimentos explodiu de novo.
Ao descer para o laboratório, ele pode ver o susto na cara dos colegas. É como se uma pequena bomba tivesse estourado. "O barulho é assustador, mas não é perigoso. Está tudo protegido", explica ele.
As explosões fazem parte do trabalho de Frost. Cientista no Bayerisches Geoinstitut, na Alemanha, ele está tentando reproduzir as condições do manto, a camada da Terra situada a milhares de quilômetros de profundidade. Isso significa submeter rochas a algumas das pressões mais altas já conhecidas pela humanidade.
Não é de se espantar que ocorram alguns percalços.
Como parte de sua pesquisa, Frost descobriu maneiras surpreendentes de fabricar diamantes. A partir de gás carbônico, por exemplo. Ou de pasta de amendoim.
Em comparação com nossos enormes avanços na exploração espacial, sabemos bem pouco sobre o universo que se estende debaixo de nossos pés.
A geologia elementar nos explica que o interior da Terra pode ser dividido em três camadas: o núcleo, o manto e a crosta. Mas a exata composição dessas camadas ainda é um mistério. Uma enorme falha no conhecimento humano.
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"Se quisermos entender como a Terra se formou, uma das coisas que precisamos saber é o material do qual o planeta é feito", explica Frost.
Muitos geólogos assumem que a Terra é feita da mesma matéria que os meteoritos do Cinturão de Asteroides. O problema é que a maioria dos meteoritos que caem na Terra tem uma proporção mais alta de silício do que encontramos na crosta terrestre. Onde todo esse silício foi parar? Uma das teorias é de que esteja retido no manto.
Para responder a essa pergunta, Frost utiliza dois tipos de prensa. A primeira usa um potente pistão para espremer minúsculas amostras de cristais a uma pressão até 280 mil vezes mais alta do que a pressão atmosférica, ao mesmo tempo em que elas são "assadas" em uma fornalha.
Isso recria as condições das camadas superiores do manto, que ficam a cerca de 900 quilômetros abaixo da superfície terrestre, fazendo com que os átomos do cristal se rearranjem em estruturas mais densas.
Uma segunda bigorna então esmaga os minerais recém-formados para que eles ganhem um aspecto parecido com aqueles encontrados em camadas ainda mais profundas da Terra.
Esse equipamento é composto por dois minúsculos diamantes que achatam os cristais lentamente. O resultado é 1,3 milhão de vezes maior que a pressão atmosférica.
Enquanto a amostra ainda está no aparelho, o cientista mede a maneira como o som viaja através do cristal resultante. Ao comparar esses dados com a leitura de ondas sísmicas que se propagam no interior da Terra, ele pode definir se a amostra está ou não próxima da composição do manto.
Sequestradores de carbono
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As descobertas de Frost têm sido algo surpreendentes: o manto não parece conter uma proporção suficientemente alta de silício para se equiparar à composição dos meteoritos.
"Talvez ele tenha penetrado ainda mais profundamente, até o núcleo", diz o cientista.
Outra possibilidade é que a Terra inicialmente tivesse uma crosta muito mais espessa, cheia de silício, que foi então expelido pelos inúmeros impactos de meteoritos. Ou talvez tenhamos que repensar toda a questão do material de que é feita a Terra.
O processo de pressão intensa também criou um mineral chamado ringwoodita, um silicato de ferro e magnésio de cor azul que pode reter água. A descoberta sugere que o manto pode estar escondendo "oceanos" nas profundezas da Terra.
Os experimentos podem até, intuitivamente, nos contar mais sobre o ar que respiramos. E é aqui que entram os diamantes de Frost.
Ele suspeita que uma série de processos geológicos poderia retirar CO2 dos oceanos e injetá-lo em rochas, até o manto, onde seria transformado em diamante. "Essas pedras preciosas são menos voláteis que outras formas de carbono, o que significa que elas têm menos chances de serem liberadas de volta à atmosfera", diz o cientista. Um manto cravejado de diamantes poderia, portanto, ter desacelerado o aquecimento da terra, potencialmente ajudando na evolução da vida.
Para Frost, o principal ingrediente para esse processo é o ferro. As altas pressões do manto forçam o dióxido de carbono das rochas para os minerais ricos em ferro, que retiram o oxigênio e deixam o carbono para formar um diamante.
E isso é exatamente o que Frost descobriu quando recriou o processo usando as prensas – basicamente fabricando um diamante do nada.
Trabalho de tempo
Mas Frost provavelmente terá dificuldades em ficar rico com sua fabricação. Os diamantes levam longo tempo para serem formados.
"Para ter um diamante de 2 a 3 milímetros, teria que esperar semanas", diz. Isso não o deteve na experimentação de novas fontes para sua máquina de fazer diamantes.
A pedido de uma emissora de televisão alemã, ele tentou criar alguns diamantes a partir da pasta de amendoim, material rico em carbono. "Muito hidrogênio foi liberado, o que destruiu o experimento. Mas depois disso, consegui os diamantes."
Experiências malucas à parte, o instituto alemão agora se concentra em descobrir se consegue produzir diamante artificial com diferentes propriedades. Adicionar boro aos diamantes poderia torná-los semicondutores mais eficientes para artigos eletrônicos, que não aquecem com o uso – um dos maiores desperdícios de energia na indústria eletrônica atualmente.
Utilizar outras estruturas de carbono como matéria-prima, na forma de nanotubos, pode até fazer com que se chegue a um tipo de diamante superforte, mais resistente do que qualquer material que conhecemos.
Frost, no entanto, ainda gosta de se dedicar a desvendar os segredos sobre a história da Terra – e, potencialmente, sobre a vida extraterrestre.
"Estamos interessados em saber como o interior da Terra interagiu com a superfície; ao longo da existência da Terra, isso foi muito importante", diz. "E se estamos procurando por outros planetas habitáveis, teremos que considerar muitos desses processos."
Um trabalho vital que certamente compensa o sacrifício de um pouco de pasta de amendoim – e explosões ocasionais.
Topázios incolores quando submetidos ao tratamento por radiação gama voltam ao cliente com a cor fumê. A cor azul tão desejada vai aparecer após subseqüente tratamento térmico em temperaturas na faixa dos 150º a 180ºC, aplicado em fornos convencionais. Essa temperatura não é uma regra. Irá depender da origem do topázio, porém valores mais elevados tendem a deixá-lo esbranquiçado.
Diferentemente, a prasiolita (ametista verde - que também é uma espécie de quartzo irradiado abundantemente), após a aplicação da radiação gama, necessitará apenas da simples exposição aos raios ultravioletas do sol ou de lâmpadas especiais que contenham este tipo de luz, procedimento que deixa a gema com verde mais puro e acentuado, sem tons acinzentados. Um grande diferencial no tratamento de prasiolitas é que o tom verde já pode ser observado logo após a irradiação do material, o que não acontece com o quartzogreen-gold, conhaque e beer, que voltam da radiação gama totalmente escuros. Em relação à prasiolita, é necessária a exposição ao sol durante três dias no mínimo. Todos os quartzos apresentam excelente estabilidade de cor após os referidos processos.
Berilos azuis (maxixe) originados através de aplicação de radiação gama.
Seu tratamento térmico também não é muito simples para deixá-la com o vermelho sangue de pombo. Para tal, deve-se aquecer lentamente este material durante três dias em forno com temperatura controlada.
Após ser submetido à radiação gama, o mineral espodumênio (incolor ou levemente rosado) pode originar o aparecimento da kunzita - ou também da hidenita (espodumênio verde). Neste último caso, a cor verde é instável e o mineral torna-se “não comercial”. Entretanto, algumas hidenitas irradiadas com gama podem originar a cor rósea das kunzitas (cor estável), a aproximadamente uma temperatura de 240ºC.
O mineral quartzo pode ser considerado um verdadeiro “camaleão” em se tratando das variedades de cores alcançadas com a aplicação da radiação gama (tratamento em pedras preciosas comumente conhecido como “bombardeio”). Entre eles, grandes destaques para os quartzos fumê e morion irradiados a partir do quartzo natural incolor. Nos últimos tempos, tais variedades vêm ganhando espaço e ocupando seu lugar no comércio de gemas e jóias. Em função desta nova tendência de mercado, grandes quantidades de quartzos naturais incolores oriundos de diferentes regiões brasileiras têm chegado às unidades de radiação da EMBRARAD (Empresa Brasileira de Radiações), para transformá-los em quartzos destas tonalidades.
O quartzo fumê ou enfumaçado (Smoky quartz) é uma das variedades mais populares do mineral quartzo. Sua cor é facilmente reconhecida pelo público em geral - quando apresenta certa transparência o nome quartzo fumê é mais corretamente aplicado. Apesar de existir na natureza, o quartzo fumê pode ser obtido facilmente a partir da aplicação de radiação gama em seu correspondente natural e incolor. A cor fumê após bombardeio deve-se à presença do elemento químico alumínio.
Quartzos enfumaçados com tonalidades laranja-amarronzados, conhecidos no comércio como quartzos conhaque, são obtidos a partir da aplicação de radiação gama em quartzos naturais incolores enriquecidos em Fe e Al. Esta é outra variedade preferida pelos designers. Vale ressaltar que o correspondente natural do quartzo conhaque é extremamente raro e poucas lavras deste tipo de material são conhecidas.
A Prasiolita (ou “ametista verde” como é comercialmente conhecida), tornou-se famosa dentre as demais pedras preciosas e utilizada abundantemente pela indústria de gemas e jóias devido ao seu verde incomum que lhe proporciona rara beleza. Nos dias atuais gemólogos do mundo inteiro encontram-se “quebrando a cabeça” para descobrir de onde surgiu tanta prasiolita no mercado, já que se trata de uma variedade de quartzo extremamente rara.
COMÉRCIO
QUANTIDADE
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