Neue Art von Carbon ist härter und heller als Diamanten
Wissenschaftler haben eine neue Art von Kohlenstoff konzipiert, härter und heller als natürlich geformte Diamanten.
Für diejenigen, die ein One of a Kind Wunderkerze an den Fingern tragen wollen, gibt das neue Material, genannt Q-Carbon, auch ein sanftes Leuchten.
"Diese neue Phase ist sehr einzigartig,", sagte Co-Studienautor Jagdish Narayan, Materialwissenschaftler an der North Carolina State University. "Es hat Roman elektrische, optische und magnetische Eigenschaften."
Zum Beispiel das Material kann entweder als ein Metall oder ein Halbleiter fungieren und ist bei Raumtemperatur magnetisch, fügte er hinzu. [Fotos: 6 berühmtesten Felsen der Welt]
Hitze und Druck
Obwohl er einer der allgegenwärtigen und ikonische Symbole von Reichtum und Luxus, verstehen Wissenschaftler immer noch nicht vollständig wie Diamanten gebildet werden. Die meisten denken die Diamanten abgebaut, heute in einer Tiefe von etwa 62 Meilen (100 Kilometer) unterhalb der Erdoberfläche zwischen 1 Milliarde und 3 Milliarden Jahren gebildet, sagte Forscher zuvor Live Science.
In diesem unterirdischen Schnellkochtopf waren CO2-Moleküle mit Druck von etwa 725.000 Pfund pro Quadratzoll (5 Millionen Kilopascal) zerkleinert und erhitzt, um einen schwülen 2.200 Grad Fahrenheit (1200 Grad Celsius), laut einer 2012 Studie in der Fachzeitschrift Nature. Diesen extremen Bedingungen die Sauerstoffmoleküle herausgedrückt und erstellt ein hochsymmetrischen Gitter aus Kohlenstoff-Atomen.
Wissenschaftler haben lange versucht, Mutter Natur durch die Herstellung von synthetischer Diamanten im Labor zu übertrumpfen. In der Regel versuchen sie, die hohem Druck und Hitze in den Eingeweiden der Erde, Zerkleinern Graphit in funkelnde Edelsteine gefunden neu. Aber diese Diamanten sind oft nicht so stark wie die Originale, weil die Graphit mit einem anderen Metall gemischt wird. Eine andere Methode mit dem Namen chemical Vapor Deposition, bläst eine Kohlenwasserstoff-Gas über ein Substrat und chemische Reaktionen auf Form Diamanten verwendet. Diese Diamanten haben oft weniger Fehler als natürlich gewachsene Diamanten.
Härter und heller
Man erhitzt besser, Narayan und seine Kollegen eine unstrukturierte Masse von Kohlenstoffatomen, bekannt als amorphem Kohlenstoff, mit kleinen Impulsen von Lasern. Die unglaublich fokussierten Lichtstrahlen geschmolzen das Innere des festen Kohlenstoffs in flüssiger Kohlenstoff. Dann, sie so abschrecken, verwendet, die schnell Material kühlt durch Eintauchen in eine Flüssigkeit, berichteten die Forscher Mittwoch (Dez. (2) im Journal of Applied Physics.
Im Normalfall diktiert Thermodynamik, dass Kohlenstoff-Atome ändern sollte, wie sie sich bei niedrigeren Temperaturen arrangieren. Aber der Abschreckprozess kühlt die flüssige CO2 bei 1,8 Milliarden Grad Celsius pro Sekunde (1 Milliarde Grad pro Sekunde).
"Wir tun es so schnell, dass wir Mutter Natur täuschen können," sagte Narayan Leben Wissenschaft.
Dass schnelles abschrecken "friert die Kohlenstoffatome im Ort", so dass sie zusammen gequetscht in einer dicht gewebte Matrix.
Das Ergebnis? Eine superharte Material, das heller ist als gewöhnliche Diamanten.
"Das ist vollkommener als was die Menschen von hohem Druck und hoher Temperatur oder Naturs Weg machen", sagte Narayan.
Ungewöhnliche Eigenschaften
Ein Karat Q-Kohlenstoff erstellen dauert 15 Minuten, Bedeutung Wissenschaftler könnte ein Riese, atemberaubende Edelstein für eine Kette oder einen Ring relativ schnell. (Stellen Sie sich eine Kette aus supersparkly Diamanten, die auch leuchteten — wie Sci-Fi wäre?)
Aber seine ungewöhnliche Eigenschaften bedeuten, dass es mehr für andere Anwendungen nützlich sein könnten, sagte Narayan.
Der magnetische Q-Kohlenstoff (Q steht für das abschrecken) würde ein perfektes Material für biologische Implantate, die Magnetfelder Sinn machen. Der Formschluss zwischen Kohlenstoffatomen bedeutet auch, dass Elektronen strotzen die Kohlenstoffatome raus, so dass die geringste Spannung Kohlenstoff-Atome, Elektronen, erstellen ein sanftes Leuchten freizugeben anspornen kann. Das macht es perfekt für die Erstellung von Display-anzeigen, die weniger Energie verbrauchen, Narayan sagte.
Und seine unglaubliche Härte macht es zum ideale Material für Tiefseebohrungen, Narayan hinzugefügt.
Folgen Sie Tia Ghose auf Twitter und Google + . Folgen Sie Leben-Wissenschaft @livescience , Facebook & Google + .