Saiba como fazer diamante em temperatura ambiente através da nanotecnologia

Os avanços da nanotecnologia irão cada vez mais proporcionar descobertas extraordinárias, trazendo novas soluções para antigos problemas. Avanços na ciência são e serão cada vez mais expressivos, como esta nova descoberta feita por pesquisadores da Universidade da Carolina do Norte.

Eles descobriram uma nova fase sólida do carbono, chamada de Q-carbono, que é distinta das fases conhecidas: grafite e diamante. Eles também desenvolveram uma técnica para a utilização do Q-carbono para fazer estruturas relacionadas com diamante, à temperatura ambiente e à pressão atmosférica.

Para introduzir o conceito, fases cristalinas são formas distintas do mesmo material. Para um mesmo material, dois arranjos diferentes dos mesmos átomos originam fases cristalinas diferentes. Por exemplo, o grafite é uma das fases sólidas de carbono; o diamante é outra.

"Criamos agora uma terceira fase sólida de carbono", diz Jay Narayan, Professor de Engenharia e Ciência dos Materiais. O Q-carbono tem algumas características incomuns. Por um lado, é ferromagnético - que outras formas sólidas de carbono não são. Segundo o próprio professor, eles não imaginavam que isso seria possível.

Além disso, o Q-carbono é mais duro do que o diamante (considerado um dos materiais conhecidos com maior dureza) e brilha quando exposto ao mesmo nível de energia. Algumas das características do Q-carbono o torna muito promissor para o desenvolvimento de novas tecnologias, como a de display eletrônico.

Mas como foi criado tal material?

Os pesquisadores começaram com um substrato, tal como tal como safira, vidro ou um polímero plástico. O substrato é então revestido com carbono amorfo - carbono elementar que, ao contrário de grafite ou diamante, não tem uma estrutura cristalina bem definida regular. Em seguida, é disparado um único pulso de laser com duração de aproximadamente 200 nano segundos. Durante este impulso, a temperatura do carbono é aumentada para 4000 Kelvin (ou cerca de 3727 graus Celsius) e, em seguida, resfriada rapidamente. Esta operação acontece a pressões ambiente.

O resultado final é um filme de Q-carbono, e os pesquisadores podem controlar o processo para fazer filmes entre 20 nanômetros e 500 nanômetros de espessura.

Ao utilizar diferentes substratos e alterando a duração do impulso de laser, os investigadores também podem controlar rapidamente como resfriar o carbono. Ao alterar a taxa de resfriamento, eles são capazes de criar estruturas de diamante dentro do Q-carbono.

Por utilizarem basicamente um laser simples (como os usados ​​para cirurgia nos olhos), isto não só permitem desenvolver novas aplicações, mas o processo em si é relativamente barato.

Segundo Jay Narayan, "nós podemos fazer filmes Q-carbono, e estamos aprendendo suas propriedades, mas ainda estamos nos estágios iniciais de entender como manipulá-lo. Sabemos muito sobre diamantes, mas ainda estamos aprendendo como fazer Q-carbono. Isso é algo em que estamos trabalhando".