Новая форма углерода позволит делать алмазы при комнатной температуре
Ученые из Государственного университета Северной Каролины открыли новую форму сверхтвердого углерода, который получил наименование Q-carbon.
Открытие отличается не только загадочным названием, но и множеством необычных свойств:
- по твердости материал превосходит алмаз;
- Q-carbon обладает ферромагнитными характеристиками;
- под воздействием энергии углерод светится;
Все эти качества делают материал отличным от графита и алмаза - двух существующих модификаций твердых углеродов. Кроме того, учеными было выяснено, что Q-углерод может образовать алмазную структуру даже при комнатной температуре воздуха.
Процесс разработки
Для создания Q-carbon необходимы два компонента: источник углерода и подложка, предназначенная для протекания реакции. В качестве непосредственного сырья в данном случае выступает аморфный углерод, атомы которого обладают неорганизованной и неравномерной структурой. Примером такого вещества является всем известный уголь. При выборе подложки лучше отдать предпочтение таким материалам, как сапфир, стекло или пластик.
Подложку необходимо покрыть слоем аморфного углерода, который должен подвергаться воздействию лазерного импульса в течение 200 наносекунд. Температура нагрева не должна превышать 4000 по Кельвину (3726 °С; 6,740 °F). После лазерной обработки элемент быстро охлаждается и начинает кристаллизоваться, образуя новый сверхпрочный Q-углерод.
По поводу разработки высказался Джей Нараян - ведущий автор трех статей, описывающий процесс создания Q-углерода. Ученый заявил, что мы имеем дело с третьей твердой формой углерода, которая может встречаться в естественном виде только в составе ядра некоторых планет. В пределах лабораторий пока удавалось создавать Q-углерод толщиной от 20 до 500 нанометров
Перспективы использования
В целом, процесс разработки указанного материала сегодня находится под пристальным вниманием многих исследователей, которые путем изменения субстрата и длительности лазерного импульсам сумели создать алмазную наноструктуру в Q-углероде.
Также Нараян утверждает, что с помощью представленного новшества можно изготовить алмазные нано- или микроиглы, наночастицы и алмазные пленки больших размеров. Последние будут предназначаться для безопасной транспортировки лекарств, для реализации производственных процессов и создания высокотемпературных переключателей и силовой электроники.
И, что самое важное, все эти возможности открываются для исследователей в условиях комнатной температуры, а также при температуре окружающей среды. В качестве оборудования выступает лазер, используемый для хирургии глаза. Из этого можно заключить, что процесс изготовления Q-углерода относительно недорогой.
Если в будущем будет найдет способ запуска бюджетного и крупномасштабного производства этого материала, его необычные свойства сыграют немалую роль в развитии индустрии высоких технологий. Кроме того, твердость, прочность и особая реакция на магнитные и световые импульсы Q-углерода открывают ряд перспектив для разработчиков электронных дисплеев.
Самая последняя информация по этому поводу была опубликована Journal of Applied Physics. Помимо того, в октябре этого года один из алмазных нанокристаллов был продемонстрирована от лица APL Materials.