Investigadores han logrado simular con éxito la síntesis de BC8, un superdiamante potencialmente más duro que cualquier otro material conocido, utilizando el supercomputador Frontier, el más rápido del mundo. El estudio, liderado por Ivan Oleynik de la Universidad del Sur de Florida, empleó el software LAMMPS para realizar simulaciones de dinámica molecular, aprovechando la capacidad de Frontier para manejar más de un billón de átomos y ejecutar hasta un millón de pasos de tiempo en un solo día.
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La creación de BC8 en laboratorio requiere condiciones extremas que replican las existentes en los núcleos de exoplanetas, específicamente aquellos con al menos el doble del tamaño de la Tierra. Para sintetizar este superdiamante, es necesario alcanzar presiones de 10 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra y temperaturas alrededor de los 5,000 K, semejantes a las de la superficie del sol.
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El equipo descubrió que el proceso de conversión del diamante a BC8 implica una etapa inicial en la que el diamante debe fundirse primero. Este hallazgo reveló que, además de las presiones extremas de 12 millones de veces la presión atmosférica de la Tierra, es fundamental mantener una temperatura de 5,000 K para permitir que el carbono líquido se reorganice en la estructura del BC8.
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La formación de BC8 se lleva a cabo a través de un mecanismo de premelting seguido de la nucleación y crecimiento del BC8 en un líquido de carbono metastable. Basado en estos descubrimientos, se propuso una ruta de compresión de doble choque para la síntesis de este superdiamante, la cual actualmente está siendo probada en experimentos en el National Ignition Facility de Lawrence Livermore.
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La capacidad de sintetizar BC8 abre nuevas oportunidades industriales debido a las propiedades excepcionales de este material, que superan las del diamante. Este avance, publicado en la revista The Journal of Physical Chemistry Letters, marca un progreso significativo en los campos de la física de alta presión y la ciencia de materiales, con potenciales aplicaciones que podrían transformar varias industrias.
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El proyecto ha sido una colaboración entre numerosos investigadores de diversas instituciones y ha contado con el apoyo del programa de Investigación Avanzada en Computación Científica del Departamento de Energía de EE. UU., subrayando la importancia de la inversión en tecnología de alto rendimiento para el avance científico.