Imagens de microscopia eletrônica de varredura de alta resolução de (a) uma nanofibra de carbono (CNF) antes da técnica de recozimento a laser pulsado (PLA), (b) CNF após PLA mostrando a conversão de nanofibras de carbono em nanofibras de diamante. Crédito:North Carolina State University
Pesquisa da North Carolina State University demonstrou uma nova técnica que converte fibras de carbono e nanotubos em fibras de diamante em temperatura ambiente e pressão do ar usando um método de laser pulsado.
O método de conversão envolve derreter o carbono usando pulsos de laser de nanossegundos e, em seguida, extinguir, ou resfriando rapidamente, o material.
Essas fibras de diamante podem encontrar usos em dispositivos em nanoescala com funções que variam de computação quântica, detecção e comunicação com escovas de diamante e visores de emissão de campo. O método também pode ser usado para criar fibras de carbono semeadas com diamante que podem ser usadas para fazer crescer estruturas de diamante maiores usando deposição de vapor químico de filamento quente e técnicas de deposição de vapor químico aprimoradas por plasma. Essas estruturas diamantadas maiores podem encontrar usos como revestimentos de ferramentas para exploração de petróleo e gás, bem como perfuração em alto mar, e para joias com diamantes.
Os métodos anteriores usados para converter o carbono não-diamante em diamante envolviam o uso de calor e pressão extremos com grandes despesas e um rendimento limitado. Derreter o carbono com pulsos de laser e, em seguida, resfriá-lo com um substrato feito de safira, vidro ou um polímero plástico são as duas chaves para a descoberta, disse o Dr. Jagdish Narayan, John C. Fan Distinguished Chair Professor do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais da NC State e autor correspondente de um artigo que descreve o trabalho.
"Sem sub-resfriamento, você não pode converter carbono em diamante desta forma, "Narayan disse.
Quando aquecido, o carbono normalmente passa de um estado sólido para um gás. Usar um substrato restringe o fluxo de calor do pulso de laser o suficiente para que o carbono não mude de fase.
O laser, semelhantes aos usados para cirurgia ocular Lasik, é usado por apenas 100 nanossegundos e aquece o carbono a uma temperatura de 4, 000 Kelvin, cerca de 3, 727 graus Celsius.
O papel, "Conversão direta de nanofibras e nanotubos de carbono em nanofibras de diamante e subsequente crescimento de diamantes de grande porte, "é publicado em Nanoescala , um jornal da Royal Society of Chemistry.
