Come fare i diamanti in casa? Il procedimento non è dei più semplici, ma rappresenta una scoperta eccezionale. I ricercatori della North Carolina State University hanno individuato un nuovo stato del carbonio solido, chiamato Q-carbonio, che è distinto da altri già esistenti e più noti, come grafite e diamante. Proprio questo team ha sviluppato una tecnica per l’utilizzo del Q-carbonio per realizzare strutture solide che sono veri e propri diamanti.
Come sappiamo, il carbonio ci appare sotto forma di tanti materiali. La grafite è una delle fasi solide di carbonio, come anche il diamante, e ora, il team di scienziati diretti da Jay Narayan (professore di Scienza dei Materiali e Ingegneria presso l’Università del North Carolina) ha creato ”una terza fase solida del carbonio”. ”L’unico posto dove si può trovare nel mondo naturale sarebbe probabilmente nel nucleo di alcuni pianeti”, ha chiarito il docente.
Il Q-carbonio in questione ha alcune caratteristiche insolite. Per prima cosa, è ferromagnetico – particolare che altre forme solide di carbonio non hanno – ed è più duro del diamante, inoltre si illumina quando viene esposto a bassi livelli di energia. ”La sua disponibilità a rilasciare elettroni lo rende molto promettente per lo sviluppo di nuove tecnologie, ad esempio ne l campo della visualizzazione elettronica”, ha spiegato Narayan.
Il procedimento per fare i diamanti in casa
I ricercatori hanno iniziato l’esperimento utilizzando un substrato, come ad esempio zaffiro, vetro o un polimero plastico. Il substrato è stato poi rivestito con carbonio amorfo – carbonio elementare che, a differenza della grafite o del diamante, non ha una struttura regolare e ben definita. Il carbonio viene poi colpito con un singolo impulso laser della durata di circa 200 nanosecondi. Durante questo impulso, la temperatura del carbonio si innalza fino a 4.000 Kelvin (più o meno 3.727 gradi Celsius) per poi raffreddarsi rapidamente. Il risultato finale è un film di Q-carbonio, il cui spessore (che ricercatori decidono) può variare tra i 20 nanometri e i 500 nanometri di spessore. Utilizzando diversi substrati e modificando la durata dell’impulso laser, i ricercatori possono anche controllare la velocità con cui si raffredda il carbonio. Variando la velocità di raffreddamento, sono in grado di creare diamanti.Questa operazione non ha bisogno di un’atmosfera o una pressione particolare, e in pratica può essere eseguita anche ”in casa”, cioè nella semplice stanza di un laboratorio.
Bibliografia essenzialeIl lavoro realizzato dall’Università del North Carolina è descritto in due documenti: “Novel Phase of Carbon, Ferromagnetism and Conversion into Diamond” di Jagdish Narayan e Anagh Bhaumik, pubblicato il 30 novembre 2015 nel Journal of Applied Physics e ”Direct conversion of amorphous carbon into diamond at ambient pressures and temperatures in air” pubblicato nella rivista APL Materials (2015).
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