Un equipo del HZDR y la Universidad de Rostock ha conseguido recuperar intactos nanodiamantes creados comprimiendo PET —el plástico de las botellas— con pulsos de láser de alta energía. El trabajo está publicado en Diamond and Related Materials, revisado por pares y en acceso abierto, y el resultado es sólido: partículas de 3 nanómetros de media con una desviación por debajo del nanómetro —3,23 ± 0,79 nm en la medida detallada de la tesis doctoral que documenta estos experimentos—, sin usar explosivos.
Conviene decir de entrada que esto no es reciclaje de plástico, aunque lo parezca por el material de partida. Y que la cantidad obtenida merece una lupa.
¿De dónde sale este experimento?
De la física de interiores planetarios, no de la gestión de residuos. El programa nació para recrear en laboratorio las condiciones del interior de Urano y Neptuno: presiones por encima del megabar y miles de kelvin, el régimen que se llama materia densa y templada. El PET se eligió porque su composición de carbono, hidrógeno y oxígeno imita esos interiores, y porque es un precursor barato y fácil de dopar.
El antecedente directo es un trabajo publicado en Science Advances en septiembre de 2022, con 44 firmantes y el mismo grupo detrás, que observó formación de diamante entre 72 y 125 gigapascales y sugirió que el oxígeno favorece la precipitación de diamante en los gigantes helados. Ya entonces apuntaba, de pasada, a la posibilidad de producir nanodiamantes comprimiendo PET con láser.
Así que no se procesa ningún residuo: se consume cinta de PET comercial, de 75 micras en la campaña de la que salieron los nanodiamantes según la tesis, aunque el comunicado hable de una película de 100. El plástico es aquí un simulador de Neptuno que, de paso, deja diamantes.
¿Qué se ha logrado en realidad?
El primer rescate de nanodiamantes intactos a partir de compresión por choque láser. Suena menor y es el núcleo del trabajo. Los parámetros que vienen a continuación proceden de la tesis, que detalla la campaña con mucho más grano que el paper.
El problema era el aterrizaje. Cuando la onda de compresión llega al final de la muestra y entra en el vacío, la eyección sale a más de 10 kilómetros por segundo. Las simulaciones de dinámica molecular del propio grupo muestran que los nanodiamantes solo sobreviven al impacto por debajo de 11 km/s, así que hacía falta frenarlos con algo muy blando. Los captadores de aluminio y cobre fallaron: se analizaron láminas de captadores con 51 y 54 disparos y no apareció ni un nanodiamante.
La solución fue un gel iónico compatible con el vacío y soluble en agua, sintetizado con un líquido iónico y alcohol polivinílico, desarrollado como parte de un trabajo de fin de grado por uno de los coautores. La muestra que dio la evidencia clara acumuló la eyección de 133 disparos.
Los parámetros: pulso cuadrado de 5 nanosegundos a 3 teravatios por centímetro cuadrado, en la estación L4n-P3 de ELI Beamlines, al sur de Praga. Presión y temperatura, unos 100 gigapascales y 4.000 kelvin según el abstract; en la muestra de la que realmente se recuperaron los nanodiamantes, unos 80 gigapascales y 3.800 kelvin.
¿Cuántos diamantes son «diez billones»?
Los suficientes para que la aritmética sea el dato más honesto del asunto. La nota de prensa dice que cada disparo lanza al cilindro captador «approximately ten trillion» nanodiamantes de tamaño casi idéntico. En español, diez billones: 10¹³.
Cada uno tiene unos 3.000 átomos de carbono. Multiplicando, eso da del orden de 0,6 microgramos de diamante por disparo, estimación compatible con lo que dice la tesis: «the amount of NDs per shot is in the order of µg».
Y aquí la fuente no cuadra consigo misma. El comunicado dice que hicieron falta alrededor de cien disparos para obtener «unos cientos de microgramos», lo que implicaría dos o tres microgramos por disparo: cuatro o cinco veces más de lo que sale de multiplicar sus propias cifras de partículas y átomos. Una de las dos no encaja.
Tomando la estimación conservadora, un gramo pediría del orden de millón y medio de disparos. Y ahí aparece una segunda contradicción: la nota de prensa dice que el láser dispara «tres veces por minuto», pero la tesis del primer autor afirma lo contrario, «un disparo cada tres minutos», y el paper de diseño de la instalación fija el objetivo máximo en un disparo por minuto. Con el ritmo de la tesis, ese millón y medio de disparos son más de nueve años de funcionamiento continuo; incluso con el ritmo optimista de la nota, más de un año sin parar.
Y falta un número que el paper no publica: la fracción de masa convertida. No hay cifra de rendimiento ni en el abstract ni en las 187 páginas de la tesis. Tampoco hay ninguna cifra de coste energético, en ninguna fuente.
¿Es escalable, entonces?
El comunicado del HZDR dice que probablemente sí, y lo argumenta con algo razonable: la investigación en fusión está empujando el desarrollo de láseres de alta energía eficientes y con mucha más cadencia, de modo que el proceso sería realmente escalable; cuantos más pulsos de alta energía puedan generarse en poco tiempo, mejor el rendimiento. Conviene precisar que ese argumento es texto del comunicado, no una cita de ninguno de los autores: Dominik Kraus, catedrático en Rostock y director del instituto de física de altas densidades de energía del HZDR, sí habla en el comunicado, pero de otra cosa. La meta declarada es pasar de cientos de microgramos al rango de los miligramos.
Nótese el objetivo. Miligramos. Y nótese el tiempo verbal en el propio abstract del paper: «our results point to a potential path to a relatively clean, scalable and sustainable approach». Condicional, no logro.
La competencia a batir produce a otra escala. La síntesis por detonación, que cubre en torno al 65 % del mercado de nanodiamantes, usa una mezcla de explosivos deficiente en oxígeno, da partículas de unos 5 nanómetros y su rendimiento llega al 90 % respecto del hollín obtenido. El mercado entero, según una consultora, rondaría los 464 millones de dólares en 2026, unos 413 millones de euros: pequeño y creciente, con la salud y la farmacia como principal destino.
Mi lectura es que el titular del reciclaje le hace un flaco favor a un trabajo que es mejor de lo que parece por otro motivo. La baza del método láser no es el volumen y nunca lo fue: es el tamaño ultrapequeño con una distribución muy estrecha, la ausencia de explosivos y, sobre todo, la posibilidad de dopar el precursor para obtener nanodiamantes a medida. Eso sí interesa a quien quiera sensores cuánticos, agentes de contraste médico o catalizadores, que son las aplicaciones que los autores citan frente al pulido y el abrasivo de hoy.
Conviene añadir un matiz que la nota de prensa no subraya y su propia tesis sí: la señal de los nanodiamantes recuperados se parece a la de los comerciales de detonación pero con un pre-pico grafítico aumentado, lo que apunta a mayor grafitización. Es decir, «alta pureza» es más rotundo que el dato.
No hay ninguna voz externa valorando este trabajo: toda la cobertura localizada es el comunicado reescrito. El contraste disponible es el propio documento y la aritmética. El siguiente paso del grupo es más interesante que el reciclaje imaginario: intentar producir BC8, una fase de carbono predicha teóricamente, más densa que el diamante y menos quebradiza, con presiones mayores. El primer experimento está previsto para noviembre. Si sale, eso sí es una noticia de materiales, y encaja con lo que ya se vio en los siete materiales cerámicos que nacieron al quitar oxígeno: la física de los extremos da compuestos nuevos antes que procesos industriales.
Para lo demás, dos lecturas laterales que ayudan a situarlo: el modelo que pone en duda cuánto hielo tienen de verdad Urano y Neptuno, que es el problema que este grupo intenta resolver, y por qué el sol artificial de China está acelerando la carrera de la fusión, que es de donde saldrían los láseres que harían falta para que el proceso dejara de medirse en microgramos.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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