Q-carbon, vật liệu mới cứng và sáng hơn cả kim cương

Các nhà khoa học tại ĐH North Carolina State (Mỹ) mới đây phát hiện được một dạng hình thù mới của carbon có tên Q-carbon sở hữu độ cứng và vẻ đẹp vượt trội hơn cả kim cương.

Theo IFL Science, Q-carbon là một hình thù (isotope) mới của carbon vừa được phát hiện. Nó thậm chí có cả tính sắt từ, cứng hơn kim cương và phát sáng khi được tiếp xúc với nguồn năng lượng. Nhờ những đặc tính như vậy nên Q-carbon trở nên khác biệt so với than chì và kim cương (2 dạng thù hình phổ biến của carbon). Các nhà khoa học còn phát hiện ra rằng, Q-carbon còn có thể dùng để tạo ra kim cương ngay ở nhiệt độ và áp suất trong phòng.

Để tạo ra được Q-carbon, điều cần thiết phải có là một lớp carbon vô định hình (các nguyên tử carbon phân phối trong một cấu trúc không có trật tự) và vật liệu nền (nơi mà phản ứng có thể xảy ra), có thể là sapphire, thủy tinh hoặc nhựa. Lớp chất nền sẽ được bao phủ bởi một lớp carbon vô định hình. Sau đó, các nhà khoa học sẽ chiếu một xung laser vào lớp vật liệu trong khoảng thời gian siêu ngắn, chỉ khoảng 200 nano giây. Xung laser này có nhiệt độ lên tới 4.000 độ K (khoảng 3.726 độ C). Nhưng lớp carbon sau đấy được làm lạnh cực nhanh khiến chúng bị tinh thể hoá thành dạng mới gọi là Q-carbon.

Theo;Jay Narayan, tác giả của công trình nghiên cứu: "Chúng tôi đã tạo dạng thù hình thứ 3 của carbon. Nơi duy nhất có thể được tìm thấy dạng thù hình mới này trong tự nhiên chỉ có thể xảy ra trong lõi của một số hành tinh".

Hiện tại, Q-carbon được sản xuất thành các lớp mỏng có độ dày từ 20 - 500 nm. Các nhà nghiên cứu có thể kiểm soát quá trình tạo ra Q-carbon bằng cách thay đổi loại chất nền hoặc độ dài của các xung laser.

Một trong những lợi điểm lớn nhất của loại thù hình carbon này là khả năng tạo ra được chúng ngay cả ở trong môi trường nhiệt độ phòng. Về cơ bản yếu tố này sẽ giúp tiết kiệm chi phí sản xuất và giá thành của Q-carbon có thể rẻ hơn nếu sản xuất ở quy mô lớn.

Các đặc tính ưu việt hơn cả kim cương của Q-carbon sẽ giúp nó trở thành một loại vật liệu phi thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp công nghệ cao. Ngoài việc sở hữu tính cứng và độ bền cao, khả năng phản ứng của vật liệu này với từ trường và ánh sáng hứa hẹn giúp tạo ra các màn hình điện tử mới.

Nghiên cứu về vật liệu Q-carbon đã được đăng tải trên Tạp chí Vật lý Ứng dụng và tạp chí APL Materials.

Phi Thiên