Mirando la tabla periódica y las propiedades de los elementos, los científicos ya intuían que el nitruro de cromo tenía que ser un compuesto muy duro y, por tanto, de gran utilidad para recubrir materiales sometidos a una presión constante, tales como brocas, elementos de perforación, sierras de corte, piezas de motores de automóviles o las turbinas de los aviones. El único problema era que, hasta ahora, las pruebas realizadas en laboratorio no atestiguaban esta teórica dureza.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Santiago de Compostela (USC), dirigido por Francisco Rivadulla, acaba de averiguar por qué habían fallado los experimentos previos y ha comprobado que, efectivamente, el nitruro de cromo es tan resistente como las leyes de la naturaleza apuntaban, y no como se deducía de las anteriores mediciones.
«Hasta ahora no se sabía que era tan duro; las pruebas han sido más precisas porque las hemos hecho con muestras más pequeñas y más puras», explica Rivadulla, profesor de la Facultad de Químicas de la citada Universidad.
El problema de este compuesto, casi tan duro como el diamante pero mucho más barato, es que tiene un talón de Aquiles, y eso es precisamente lo que han descubierto Rivadulla y sus colegas, tal y como se ha publicado en la revista 'Nature Materials'.
«Lo que da valor a nuestro trabajo es que por encima de ciertas presiones o a elevadas temperaturas, el material se ablanda», según relató a CAMPUS el científico gallego. Ningún otro material presenta este comportamiento, que responde a un mecanismo electrónico en virtud del cual el compuesto se metaliza bajo ciertas condiciones. Si las pruebas de dureza se realizan cuando el nitruro ya es metálico, tal y como había ocurrido hasta ahora, se obtienen resultados que no reflejan las auténticas cualidades del material.
«Al entender bien el mecanismo por el cual se ablandaba, hemos descubierto otro mecanismo para evitarlo», señala Rivadulla. Este hallazgo permitiría la fabricación a gran escala del material, que podría sustituir al nitruro de titanio que suele usarse en la actualidad. La ventaja del nitruro de cromo es que es aún más duro que el anterior, según han demostrado las pruebas de Rivadulla y su equipo, y en cambio su precio no es más elevado, por lo que todo parecen ventajas.
En cualquier caso, aún quedan importantes pasos por dar: los investigadores quieren colaborar con la industria para comprobar que los revestimientos de su material no se desprenden. Y su objetivo final es crear el compuesto a partir de nanopartículas, algo más complicado que el método de síntesis que han presentado en 'Nature Materials', pero también más eficaz. «Ya somos capaces de hacer cosas de unos 80 nanómetros», apunta Rivadulla [un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro].
Los sucesivos experimentos de altas presiones se realizaron durante años en la antigua instalación de luz sincrotrón de Daresbury, en Inglaterra, que cerró en verano del año pasado después de que otro instrumento similar y más moderno comenzara a funcionar en Oxford.
Los científicos gallegos fueron de los últimos usuarios del clausurado sincrotrón, donde emplearon rayos X para observar cómo los átomos del material resistían la altísima presión a la que estaban sometidos, entre dos cuñas de diamante cuya longitud se medía en micras (o millonésimas partes de un metro).
El modo en que se resisten los átomos a juntarse entre sí cuando las minúsculas cuñas aprietan es lo que da la clave de la dureza de un material, y en este caso, el nitruro de cromo no defraudó. Los experimentos del sincrotrón se complementaron después con los cálculos teóricos de un grupo de físicos de la USC, dirigidos por Daniel Baldomir.
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