Myślałeś, że diament jest twardy? Nowa forma węgla jest jeszcze twardsza

Nową postać węgla, odmienną od grafitu czy diamentu odkryli naukowcy z North Carolina State University – informuje „Journal of Applied Physics”. Jedną z jego niezwykłych cech jest ferromagnetyzm (podobnie jak żelazo, kobalt czy nikiel jest przyciągany przez magnes). Okazał się także twardszy od diamentu i świeci pod wpływem pola elektrycznego. Węgiel Q w naturalnych warunkach prawdopodobnie występuje tylko w jądrach niektórych planet.

Aby uzyskać węgiel Q, naukowcy zaczynają od odpowiedniego podłoża, którym może być szafir, szkło lub polimer. Podłoże powlekane jest węglem bezpostaciowym (amorficznym), czyli pozbawionym struktury krystalicznej. Następnie węgiel poddawany jest działaniu trwającego mniej więcej 200 nanosekund (miliardowych części sekundy) impulsu lasera. Jego temperatura podnosi się do około 3700 stopni Celsjusza, po czym gwałtownie spada. Dobierając odpowiednie podłoże i regulując czas trwania impulsu można kontrolować tempo chłodzenia. Tworzy się warstwa węgla Q, która zależnie do warunków może mieć od 20 do 500 nanometrów grubości. Proces zachodzi pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym. Wystarczy wielokrotnie powtarzać impuls, aby powstało więcej węgla Q.

Odkrywcy węgla Q opracowali także technikę wykorzystania go do wytwarzania diamentowych struktur w temperaturze pokojowej i pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym. Mogłyby dzięki temu powstawać na przykład diamentowe nano- lub mikroigły czy inne elementy wykorzystywane do dostarczania leków, w procesach przemysłowych czy elektronice.

Kierujący badaniami prof. Jay Narayan z North Carolina State University przewiduje, że węgiel Q może znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach technologii, na przykład elektronicznych wyświetlaczach. Z kolei diamentowe struktury powstające jako jeden kryształ byłyby znacznie wytrzymalsze od wykonanych z materiału polikrystalicznego. Technologia nie wymaga ekstremalnego ciśnienia ani temperatury i wykorzystuje dostępne na rynku lasery (podobne wykorzystywane są na przykład w okulistyce), nie powinna zatem być kosztowna.

Źródło: PAP