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Neue Form von Kohlenstoff ist härter als Diamanten und leuchtet

2019

Diamanten mögen für immer sein, aber sie sind nicht mehr die härteste Form von Kohlenstoff auf dem Planeten. Entschuldigung, Diamanten.

In einer Reihe kürzlich veröffentlichter Artikel, darunter ein Artikel, der diese Woche im Journal of Applied Physics veröffentlicht wurde, gaben Forscher der North Carolina State University bekannt, dass sie eine neue Kohlenstoffform namens Q-Carbon geschaffen haben.

Reiner Kohlenstoff (ohne zusätzliche eingemischte Elemente wie Sauerstoff) hat einige verschiedene feste Formen, die er annehmen kann. Das erste ist Graphit, bei dem sich die Kohlenstoffatome zu dünnen Schichten aneinanderreihen. Graphit ist dünn und flockig und wird zur Herstellung von Graphen und Bleistiftmine verwendet. Die andere Phase des Kohlenstoffs entsteht, wenn Kohlenstoffatome ein starres Kristallgitter bilden, die Bausteine ​​der Diamanten, die in der Industrie und natürlich im Schmuckbereich verwendet werden.

"Wir haben jetzt eine dritte feste Phase aus Kohlenstoff geschaffen. Jay Narayan, Hauptautor des Papiers, sagte in einer Erklärung:" Der einzige Ort, an dem er in der natürlichen Welt zu finden ist, befindet sich möglicherweise im Kern einiger Planeten. "

Narayan und sein Team schufen Q-Carbon, indem sie amorphen Kohlenstoff auf eine Grundschicht einer harten Substanz (entweder Saphir, Glas oder Kunststoff) aufbrachten und dann mit Lasern darauf schossen. Bei amorphem Kohlenstoff handelt es sich um Kohlenstoff ohne definierte Struktur - er enthält wahrscheinlich etwas Graphit oder Diamant, aber keine einheitliche Struktur, sodass er nicht als „feste Kohlenstoffphase“ gilt. Die Laser schmolzen den amorphen Kohlenstoff zu einer Kristallstruktur zusammen, die härter als Diamant ist; Q-Kohlenstoff.

Die Forscher konnten Q-Kohlenstoff-Schichten mit einer Dicke zwischen 40 und 500 Nanometern erzeugen (das sind höchstens weniger als 0, 0005 Millimeter). Die neue Substanz ist ferromagnetisch, das heißt, sie kann magnetisiert werden und glühen, wenn sie elektrischen Feldern ausgesetzt wird. Letztendlich könnte dieses Material zu neuen superdünnen und dennoch langlebigen Displays oder Bildschirmen führen, aber dieser Tag ist noch weit entfernt. Derzeit lernen die Forscher noch die grundlegenden Eigenschaften dieses neuen Materials kennen.

Andere Aspekte der Forschung könnten kurzfristig sinnvoller sein. Die Lasertechnik kann auch verwendet werden, um winzige Diamanten aus dem Q-Carbon zu erzeugen, indem eingestellt wird, wie schnell der Carbon abkühlt, nachdem er mit den Laserpulsen getroffen wurde. Früher mussten für im Labor gezüchtete Diamanten unglaublich hohe Temperaturen und Drücke erzeugt werden. Diese Methode kann jedoch bei Raumtemperatur und -druck im Labor durchgeführt werden, sodass die Forscher leichter kleine Diamanten für die Verwendung in Experimenten herstellen können.

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