Nova forma ugljika je tvrđa od dijamanta

Znanstvenici sveučilišta North Carolina State University, otkrili su novu formu čvrstog ugljika, takozvani Q-carbon, koji se razlikuje od poznatih formi (alotropskih modifikacija) grafita i dijamanta.

Pored toga, znanstvenici su razvili i tehniku za korištenje Q-carbona za izradu dijamantnih struktura na sobnoj temperaturi i to pri ambijentalnom atmosferskom zračnom tlaku.

"Otkrili smo treću čvrstu fazu (formu) ugljika", izjavio je Jay Narayan, profesor materijalnih znanosti i inženjerstva NC Statea. "Jedino mjesto na kojem bi se Q-carbon mogao naći u prirodi bi bilo eventualno u jezgrama nekih planeta."

Znanstvenici kažu da Q-carbon posjeduje neke neuobičajene značajke, pa je recimo feromomagnetičan, za razliku od drugih čvrstih formi ugljika, "Mi čak nismo pomislili da je tako nešto moguće", kaže Narayan.

Pored toga Q-carbon je tvrđi od dijamanta, te isijava kada ga se izloži nižim raznama energije.

"Čvrstoća i spremnost za otpuštanje elektrona, čine ga vrlo obećavajućim za razvoj novih tehnologija elektronskih zaslona", navodi Narayan, dodajući da se može koristiti i za kreiranje jednokristalnih objekata.

Znanstvenici objašnjavaju da su do Q-carbona došli na taj način da su započeli sa supstratom poput safira, stakla ili plastičnog polimera. Supstrat se potom prekriva amorfnim ugljikom, elementarnim ugljikom koji za razliku od dijamanta i grafita nema definiranu kristalnu strukturu. Potom se ugljik pogađa laserskim pulsom u trajanju od otprilike 200 nanosekundi. Tijekom trajanja tog pulsa, temperatura u ugljiku se penje na 4.000 Kelvina (3.727 C), a potom rapidno hladi.

Ta operacija se izvodi na tlaku od jedne atmosfere, odnosno istom na kojem je zrak u okolišu.

Krajnji rezultat je film Q-carbona, a znanstvenici mogu upravljati tim procesom kako bi izrađivali filmove debljine između 20 i 500 nanometara,

Korištenjem različitih supstrata i promjenama trajanja laserskog pulsa, također mogu upravljati brzinama hlađenja ugljika. Tim promjenama ritma hlađenja, u prilici su kreirati dijamantne strukture unutar Q-carbona.

"Možemo kreirati dijamantne nanoigle ili mikroigle, nanotočke, filmove s velikom dijamantnom površinom, što se može primjenjivati u dostavi lijekova, industrijskim procesima, te za kreiranje prekidača visoke temperature i napajanje elektronike", kaže Narayan, dodajući kako je proces izrade relativno jeftin, no svojstva novog materijala će trebati dodatno istraživati, kako bismo naučili kako njime manipulirati.  

Čitav znanstveni rad možete pronaći na ovoj poveznici.

Izvor: NC State University