Q-carbon, nowa faza węgla

[KopalniaWiedzy.pl 357]

Na Uniwersytecie Stanowym Karoliny Północnej odkryto kolejną - po graficie i diamencie - fazę stałego węgla, nazwaną Q-carbon. Naukowcy opracowali też technikę, dzięki której można wykorzystać Q-carbon do tworzenia w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym struktur podobnych do diamentów.

Stworzyliśmy trzecią fazę stałego węgla. Jedynym miejscem, gdzie może ona naturalnie występować mogą być jądra niektórych planet  - mówi profesor Jay Narayan. Q-carbon ma kilka unikatowych cech, a jedną z najbardziej interesujących jest występowanie ferromagnetyzmu. Nie sądziliśmy, że to w ogóle możliwe - dodaje uczony.

Ponadto Q-carbon jest twardszy niż diament i świeci pod wpływem nawet niewielkich dawek energii. Wytrzymałość Q-carbonu i jego podatność na uwalnianie elektronów czyni go bardzo obiecującym materiałem do zastosowań w wyświetlaczach - dodaje uczony.

Naukowcy rozpoczęli swojąpracę od podłoża, które pokryli amorficznym węglem. Następnie oświetlili węgiel pojedynczym impulsem lasera, który trwał około 200 nanosekund. Impuls podniósł temperaturę węgla do około 3727 stopni Celsjusza, a później doszło do gwałtownego schładzania. Całość przebiegała przy ciśnieniu atmosferycznym. W wyniku tego prostego procesu powstała warstwa Q-carbonu. Naukowcy z Karoliny Północnej są w stanie w sposób kontrolowany wytwarzać warstwy o grubości od 20 do 500 nanometrów. Odpowiednio dobierając podłoże oraz długość trwania impulsu można też kontrolować, jak szybko węgiel się schładza. Manipulując zaś tempem schładzania się można tworzyć struktury podobne do diamentów.

Możemy tworzyć nano- i mikroigły, nanokropki, duże błony diamentowe, a wszystko to może przydać się do dostarczania leków, w procesach przemysłowych czy do stworzenia wysokotemperaturowych przełączników czy w energoelektronice. Nasze podobne do diamentu obiekty mają strukturę monokryształu, co czyni je bardziej wytrzymałymi niż struktury polikrystaliczne. A wszystko to uzyskujemy w temperaturze pokojowej i przy ciśnieniu atmosferycznym używając w tym celu lasera podobnego do lasera okulistycznego. Cały proces jest więc relatywnie tani - wyjaśnia Narayan.

« powrót do artykułu