วัสดุที่เรืองแสงในความมืด เป็นแม่เหล็ก และแข็งแกร่งกว่าเพชรอาจเป็นคาร์บอนรูปแบบใหม่ที่แปลกประหลาดนักวิทยาศาสตร์เรียกมันว่า Q-carbon หลังจากเพชรและกราไฟต์ มันเป็นระยะหรือรูปแบบของของแข็งที่รู้จักที่สามของธาตุ นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุ Jagdish Narayan และ Anagh Bhaumik รายงานวันที่ 2 ธันวาคมในJournal of Applied Physics
คุณสมบัติที่ผิดปกติของ Q-carbon
ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานทุกประเภท Narayan กล่าว ตั้งแต่จอแสดงผลอิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงสารเคลือบที่มีฤทธิ์กัดกร่อนบนเครื่องมือ ไปจนถึงเซ็นเซอร์ชีวการแพทย์ที่เข้ากันได้กับร่างกาย วัสดุใหม่นี้ยังช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิตเพชรได้ง่ายๆ
John Badding นักเคมีจากมหาวิทยาลัยเพนน์สเตทกล่าวว่า “หากข้อเรียกร้องเหล่านี้ลุกขึ้น การก่อตัวของเฟสใหม่ของคาร์บอนจะเป็นเรื่องไม่ธรรมดา แต่เขาตั้งข้อสังเกตว่า “การกล่าวอ้างที่ไม่ธรรมดาจำเป็นต้องมีหลักฐานที่ไม่ธรรมดา”
คาร์บอนมีอยู่ในรูปแบบโครงสร้างหลายรูปแบบ ที่อุณหภูมิและความดันห้อง อะตอมจะเชื่อมโยงกันในแผ่นรังผึ้ง 2 มิติที่เรียกว่ากราฟีน ซึ่งเรียงซ้อนกันเป็นกราไฟต์ ซึ่งเป็นวัสดุสีถ่านเงาที่ใช้ในดินสอ เพิ่มความร้อนและแรงดัน และคาร์บอนสามารถเปลี่ยนเป็นของเหลวหรือไอระเหยได้ บดคาร์บอนภายใต้ความกดดันสูงและตัวเชื่อมอะตอมของพันธะ ดึงอะตอมเข้าไปในการจัดเรียง 3 มิติของเพชรแบบจัตุรมุข
นักวิทยาศาสตร์ได้สร้างโครงสร้างคาร์บอนอื่นๆ
ด้วย รวมถึงท่อนาโน (แผ่นรังผึ้งแบบม้วนแบบม้วน) และโครงสร้างรูปลูกฟุตบอลที่เรียกว่าบัคกี้บอลซึ่งมีอะตอมของคาร์บอน 60 อะตอม
“เมื่อคาร์บอนเข้าสู่โครงสร้างใหม่ คุณสมบัติที่น่าตื่นเต้นจริงๆ ก็อาจเกิดขึ้นได้” Badding กล่าว ตัวอย่างเช่น เพชรและท่อนาโนคาร์บอนมีความแข็งแรงสูง และกราฟีนสามารถนำไฟฟ้าได้
Narayan กล่าวว่าคุณสมบัติที่น่าสนใจอย่างหนึ่งของ Q-carbon คือสนามแม่เหล็ก “คุณสามารถเห็นสะเก็ด Q-carbon ติดอยู่ที่แหนบเหล็กได้” นั่นเป็นเรื่องใหญ่ เพราะไม่มีคาร์บอนรูปแบบอื่นที่เป็นแม่เหล็ก
Narayan และ Bhaumik ซึ่งเป็นมหาวิทยาลัยแห่งรัฐ North Carolina ในเมืองราลี ได้สร้างวัสดุใหม่โดยใช้เทคนิคการให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ ประการแรก พวกเขาปะทะเม็ดคาร์บอนด้วยลำแสงเลเซอร์กำลังสูง ซึ่งพ่นเคลือบคาร์บอนบางๆ ลงบนแผ่นแซฟไฟร์แผ่นเรียบที่มีขนาดเท่ากับตราไปรษณียากร จากนั้นพวกเขาก็ลดไฟลงและกระแทกเสื้อโค้ทด้วยความร้อนเพียงพอที่จะทำให้มันละลาย (ประมาณ 4,000 เคลวินหรือประมาณสองในสามของความร้อนเท่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์)
หลังจากการปิ้งขนมปังอย่างรวดเร็ว คาร์บอนจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วหรือดับลง (นั่นคือที่มาของชื่อ Q-carbon) โดยเปลี่ยนให้เป็นวัสดุใหม่ แทนที่จะประสานกันในโครงตาข่ายที่ประณีตของเพชร จัตุรมุขคาร์บอนกลับรวมตัวกันเป็นกองอสัณฐาน ราวกับว่ามีใครบางคนทุบโครงสร้างของเพชร แต่กลับปล่อยให้หน่วยการสร้างส่วนใหญ่ของเพชรนั้นไม่บุบสลาย Narayan กล่าว
จากบล็อคการสร้างเหล่านี้ ทีมงานสามารถเติบโตจุดเล็กๆ ฟิล์ม และเข็มเพชรโดยการจัดหาเมล็ดพันธุ์สำหรับการเติบโตของคริสตัล “ความจริงที่ว่าพวกเขาสามารถแปลง Q-carbon เป็นเพชรที่อุณหภูมิแวดล้อมและความดันอาจเป็นเรื่องที่น่าสนใจมาก” Amit Goyal นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุแห่ง State University of New York ที่บัฟฟาโลกล่าว วิธีอื่นๆ ในการสร้างเพชรนั้นช้า มีราคาแพง และต้องใช้แรงกดและความร้อนสูง
Narayan และ Bhaumik ได้ตรวจสอบโครงสร้างของ Q-carbon โดยการวัดตำแหน่งและพันธะของอะตอม และใช้ Raman spectroscopy ซึ่งเป็นเทคนิคการพิมพ์ลายนิ้วมือระดับโมเลกุลที่วัดการสั่นสะเทือนของอะตอม แต่ในขณะที่รอยนิ้วมือของเพชรและท่อนาโนคาร์บอนมีความชัดเจน แต่รอยนิ้วมือของคาร์บอนอสัณฐานนั้นซับซ้อนอย่างฉาวโฉ่ Badding กล่าว ดังนั้นจึงอาจเป็นเรื่องยากที่จะถอดรหัสให้แน่ชัดว่าเนื้อหาใดถูกสร้างขึ้น
Goyal เชื่อว่า Q-carbon “อาจเป็นช่วงใหม่ของคาร์บอน” แต่เช่นเดียวกับการค้นพบใหม่อื่น ๆ เขากล่าว การค้นพบนี้จะต้องมีการจำลองแบบ
credit : uglyest.net unsociability.org unutranyholas.com whitneylynn.net yingwenfanyi.org
