Мікроалмази отримані за допомогою нової лазерної техніки

Зображення: North Carolina State University

Матеріалознавці з Університету Північної Кароліни повідомили про отримання нової аллотропной модифікації вуглецю - Q-вуглець. Матеріал, що стоїть в одному ряду з графітом і алмазом, володіє, за словами авторів, незвичайним для вуглецю властивістю - феромагнетизмом. Крім того, його щільність перевищує таку навіть у аморфного вуглецю. Про новий матеріал повідомляє прес-реліз університету, однак стаття в Journal of Applied Physics, на яку посилається джерело, недоступна.

За словами авторів роботи, новий матеріал вдалося створити при опроміненні шару аморфного вуглецю наносекундной імпульсами потужного лазера. При цьому речовина моментально розігрівалося до температури близько чотирьох тисяч кельвінів і відбувався фазовий перехід, змінювалася структура матеріалу. В результаті матеріалознавцям вдавалося отримати тонкі шари Q-вуглецю, товщиною від 20 до 500 нанометрів.

Подробиці про будову матеріалу є в абстракті статті, наведеному в тексті прес-релізу. Матеріал складається на 75-80 відсотків з так званого sp3-гібрідізоваться вуглецю, з якого складаються, наприклад, алмази, і з sp2-гібрідізоваться вуглецю (відповідає графіту). Авторам вдалося виміряти магнітні властивості матеріалу. Виявилося, що він є кімнатний-температурним феромагнетиком, тобто втрачає свої магнітні властивості лише при нагріванні. Температура Кюрі, при якій це відбувається, становить близько 500 кельвінів (або приблизно 220 ° C. Магнітне насичення Q-вуглецю лише в 4 рази менше, ніж у сплаву неодим-залізо-бор, що застосовується в сильних постійних магнітах жорстких дисків, близько 20 електромагнітних одиниць на грам.

Також вчені автори з'ясували, що матеріал легко перетворюється в наноалмазов, цей процес контролюється швидкістю охолодження зразка. Як уточнюють матеріалознавці, перетворити Q-вуглець в наноалмазов можна, наприклад, за допомогою ще одного лазерного імпульсу. Разом з тим, сам по собі новий вуглець твердіше, ніж алмаз, однак для його застосування (наприклад, у вигляді наночастинок) треба краще дослідити його властивості. Зокрема, до цих пір незрозуміло, як отримувати з нього окремі наночастинки і наноголки - матеріалознавцям вдалося отримати лише тонкі шари матеріалу.

На сьогоднішній день відомо велика кількість аллотропних форм вуглецю, основними з яких є графіт і алмаз. Також в цей список включають фулерени, вуглецеві нанотрубки, карбін і їх похідні. Протягом півстоліття вважалося, що існує ще одна форма вуглецю - лонсдейліт, що володіє твердістю вище, ніж у алмазу. У 2014 році міжнародна група кристалографії з'ясувала , Що насправді лонсдейліт є дуже сильно деформований алмаз і не є окремою кристалічною формою.