Ny metode tillader direkte omdannelse af kulfiber og nanorør til diamantfibre

Forskning fra North Carolina State University har demonstreret en ny teknik, der konverterer kulfiber og nanorør til diamantfibre ved omgivelsestemperatur og tryk i luft ved hjælp af en pulserende lasermetode.

Konverteringsmetoden indebærer smeltning af carbon ved hjælp af nanosekund laserpulser og derefter slukning, eller hurtigt afkøling, materialet.

Disse diamantfibre kunne finde anvendelser i nanoskalaenheder med funktioner lige fra kvanteberegning, sensing og kommunikation til diamantbørster og feltemissionsdisplays. Metoden kan også bruges til at skabe diamantfrøede kulfiber, der kan bruges til at dyrke større diamantstrukturer ved hjælp af varmfilament kemisk dampaflejring og plasma-forbedret kemisk dampaflejringsteknik. Disse større diamantstrukturer kunne finde anvendelser som værktøjsbelægninger til efterforskning af olie og gas samt dybhavsboringer, og til diamantsmykker.

Tidligere metoder, der blev brugt til at konvertere ikke-diamant kulstof til diamant, har involveret brug af ekstrem varme og tryk til store omkostninger med et begrænset udbytte. At smelte kulstoffet med laserpulser og derefter underkøle det med et substrat lavet af safir, glas eller en plastpolymer er de to nøgler til opdagelsen, sagde Dr. Jagdish Narayan, John C. Fan Distinguished Chair Professor i Institut for Materialevidenskab og Teknik i NC State og tilsvarende forfatter til et papir, der beskriver arbejdet.

"Uden underkøling, du kan ikke omdanne kulstof til diamant på denne måde, "Sagde Narayan.

Ved opvarmning, kulstof går normalt fra en fast tilstand til en gas. Brug af et substrat begrænser varmestrømmen fra laserpulsen nok til, at kulstoffet ikke ændrer faser.

Laseren, ligner dem, der bruges til Lasik øjenoperation, bruges kun i 100 nanosekunder og opvarmer kulstoffet til en temperatur på 4, 000 Kelvin, omkring 3, 727 grader Celsius.

Papiret, "Direkte konvertering af carbon nanofibre og nanorør til diamant nanofibre og efterfølgende vækst af store diamanter, "udgives i Nanoskala , et tidsskrift for Royal Society of Chemistry.