Из "хлопьев" в бриллиант: разработан метод быстрого превращения углерода в графен или алмаз

Ученые из Университета Райса создали фторированные наноалмазы, которые сделают электронику более качественной.

Исследователи из Университета Райса разработали способ превращать углерод в графен или алмаз. В этой технике используется "вспышка" электричества, чтобы нагреть углерод и придать ему новую "форму".

Об этом сообщает издание ACS Nano.

Метод, примененный учеными, известен как импульсный джоулевый нагрев. Его исследователи впервые описали в январе 2020 года. Работает все следующим образом: электрический ток пропускается через углеродсодержащие материалы, нагревая их примерно до 2727 °C, что превращает углерод в турбостратные графеновые "хлопья".

Теперь исследователи усовершенствовали процесс, чтобы получить возможность создавать разные материалы на основе графеновых "хлопьев". Изначально задействовались вспышки длительностью 10 миллисекунд, но команда обнаружила, что изменяя продолжительность вспышек от 10 до 500 миллисекунд, углерод приобретает иные свойства. Так, они получили наноалмаз и концентрический углерод, в котором атомы углерода образуют оболочку вокруг ядра наноалмаза.

Чтобы ускорить процесс, ученые добавили органические соединения фтора. Предыдущие исследования показали, что фтор помогает атомам углерода прочнее сцепяться, что позволяет производить наноалмазы в более щадящих условиях — обычно для этого требуется очень высокое давление.

Команда говорит, что усовершенствованный метод импульсного джоулевого нагрева даст возможность производить графен и алмазы в больших количествах, что ранее было сложно сделать. Следует отметить, что фторированные наноалмазы используются в полупроводниках. Теперь их "добыча" будет ускорена и масштабирована, а также удешевлена.

"В промышленности мелкие алмазы давно используются в режущих инструментах и в качестве электрических изоляторов", — говорит Джеймс Тур, ведущий исследователь. "Их фторированная версия дает возможность модифицировать электронику. И есть большой спрос на графен".

Ученые говорят, что следующими шагами будут эксперименты с использованием других добавок, таких как бор, фосфор и азот.

Ранее мы сообщали о том, что исследователи создали графеновую камеру, способную заснять человека "на клеточном уровне". Устройство может помочь в диагностике заболеваний сердца и головного мозга, а также при тестировании лекарств.