Nếu được hỏi “Vật liệu nào cứng nhất hành tinh?” chắc hẳn phần lớn câu trả lời của mọi người là kim cương. Kim cương nhờ cấu trúc carbon đặc biệt, các nguyên tử carbon trong kim cương ở dạng tứ diện, đồng nghĩa mỗi nguyên tử carbon được gắn liền với 4 nguyên tử carbon khác, hình thành liên kết cộng hóa trị mạnh mẽ, nhờ đó nên kim cương sở hữu độ cứng lên tới 10 trên thang độ cứng Mohs. Thang độ cứng Mohs đặc trưng cho tính chất chống lại vết trầy xước trên những khoáng vật khác nhau dựa trên tính chất: khoáng vật có độ cứng lớn hơn sẽ làm trầy khoáng vật có độ cứng nhỏ hơn. Nó được nhà khoáng vật học người Đức Friedrich Mohs đưa ra vào năm 1812 và là một trong những thang đo độ cứng trong khoa học. Mohs dựa trên mười loại khoáng vật đã có sẵn, ngoại trừ kim cương. Độ cứng của vật liệu được đo bằng cách tìm hai loại vật liệu mà nó có thể làm trầy được và bị làm trầy. Ví dụ: kim cương (có độ cứng là 10) sẽ làm xước được ruby, sapphire (có độ cứng là 9). Tuy nhiên trong những năm gần đây, với sự phát triển của khoa học, không ngừng xuất hiện liên tiếp những vật liệu thay thế được chứng minh có độ cứng hơn cả kim cương, điều được xem là chuẩn mực trước giờ. Con số kỷ lục về độ cứng của vật liệu bị xô ngã liên tục. Và cho đến hiện tại, ngôi vương thuộc về các khối cầu kim cương Nanocrystalline (Nanocrystalline Diamond Balls), do nhà vật lý người Đức Dubrovinskaia và các đồng nghiệp đã phát hiện ra. Loại vật liệu này được tạo ra từ rất nhiều tinh thể siêu nhỏ, mỗi tinh thể nhỏ hơn 11.000 lần so với tiết diện một sợi tóc người. Những tinh thể này liên kết với nhau bởi một lớp Graphene (Tấm carbon lục giác tuần hoàn). Trong khi tinh thể kim cương không chịu được áp lực 120 Gigapascals (GPa) thì vật liệu mới này đây có thể chịu được ít nhật 460 GPa, thậm chí lên đến 1000 GPa. Điều này khiến khối cầu nho nhỏ này xứng đáng là đức vua của các loại vật liệu cứng nhất hiện đang được biết đến trên hành tinh. Ứng dụng của loại nano kim cương siêu cứng này vượt xa khỏi giới hạn ban đầu là cắt được đá và kim loại. Khi tồn tại ở dạng bột, nó có thể được sử dụng trong ngành công nghiệp mỹ phẩm, bởi nó thấm khô rất tốt và bám dính vào các hoạt chất. Chúng sẽ thấm vào da và mang theo các hoạt chất thấm vào theo. Lĩnh vực y học cũng bắt đầu nghiên cứu cách sử dụng để đưa loại thuốc như dùng trong phác đồ hóa trị vào các nơi khó tới nhất trong cơ thể. Nghiên cứu cũng cho thấy nano kim cương có thể kích thích sự phát triển của xương và sụn. Hơn thế nữa, loại vật liệu này trong tương lai có khả năng sẽ giúp giải mã một số bí ẩn của hệ mặt trời. Nếu lõi Trái đất, chỉ chịu được áp lực đạt đến là 360GPa, thì Sao Mộc được cho là chịu được lực đến 4500GPa ở phần lõi của nó. Với những áp lực này, các nguyên tố sẽ bắt đầu phản ứng theo những cách lạ lùng. Nhóm nghiên cứu của Dubrovinskaia hy vọng loại kim cương siêu cứng này có thể giúp con người có thể tạo ra những điều kiện tương đương như ngoài vũ trụ.

Nguyễn Thị Diễm
Giáo viên Hóa học - Trường Quốc tế Á Châu