Akceptuję
W ramach naszej witryny stosujemy pliki cookies w celu świadczenia państwu usług na najwyższym poziomie, w tym w sposób dostosowany do indywidualnych potrzeb. Korzystanie z witryny bez zmiany ustawień dotyczących cookies oznacza, że będą one zamieszczone w Państwa urządzeniu końcowym. Możecie Państwo dokonać w każdym czasie zmiany ustawień dotyczących cookies. Więcej szczegółów w naszej Polityce Prywatności

Zamknij X
BioSzkolenia
Strona główna Nowe technologie
Dodatkowy na dole

Dodatkowy na dole

Zmienić grafit w diament



Grupa naukowców z SLAC (ang. Stanford Linear Accelerator Center – Centrum Liniowego Akceleratora Stanforda) odkryła nowy potencjalny sposób na tworzenie cienkich warstw diamentowych, który może znaleźć zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu: od produkcji narzędzi tnących, po produkcję urządzeń elektronicznych oraz czujników elektrochemicznych.

Naukowcy postanowili pokryć metalowe podłoże kilkoma warstwami grafenu (czyli warstwami grafitu o grubości jednego atomu węgla), a następnie poddać grafen działaniu wodoru. Ku ich zaskoczeniu reakcja zachodząca na powierzchni grafitu uruchomiła efekt domina, który skutkuje zmianą struktury wszystkich warstw z przypominającej grafit w przypominającą diament.

„Wyniki naszej pracy dostarczają pierwszych dowodów eksperymentalnych na to, że uwodornianie (hydrogenacja) może doprowadzić do takich właśnie zmian w strukturze grafenu,” mówi Sarp Kaya, badacz z SUNCAT Center for Interface Science and Catalysis – autor korespondencyjny opisywanego projektu.


Grafit stosowany np. w ołówkach zamieniony w diament


Zarówno grafit jak i diament zbudowane są z tego samego pierwiastka – węgla. Jednak właściwości tych dwóch form nie mogłyby być od siebie jeszcze bardziej różne. W przypadku grafitu atomy węgla układają się w płaskie arkusze, które w łatwy sposób mogą przesuwać się względem siebie. Taka struktura sprawia, że przedmioty wykonane z grafitu są miękkie, i mogą być używane w produkcji takich rzeczy jak np. ołówek.

W przypadku diamentu natomiast atomy węgla są ze sobą bardzo ściśle złączone we wszystkich możliwych kierunkach. Z tego powodu diamenty są niezwykle twarde. Oprócz wytrzymałości mechanicznej diament odznacza się wyjątkowymi właściwościami elektrycznymi, optycznymi oraz chemicznymi, które to wszystkie przyczyniają się do bardzo wszechstronnego zastosowania diamentu w przemyśle.

Marzeniem naukowców jest zrozumienie mechanizmów tranzycji pomiędzy różnymi formami węgla oraz jej  kontrolowanie w celu selektywnego przekształcania jednej formy w drugą. Jednym ze sposobów na przekształcenie grafitu w diament jest poddanie go działaniu wysokiego ciśnienia.  Jednak z racji tego, że grafit jest najbardziej stabilną odmianą alotropową węgla w warunkach normalnych, ciśnienie potrzebne do przekształcenia go w diament musi wynosić około 150000 razy więcej, niż wynosi ciśnienie atmosferyczne na powierzchni Ziemi.

Wydaje się, że w zasięgu ręki znajduje się nowa metoda, działająca na skalę nano. „Wyniki przeprowadzonych przez nas eksperymentów wskazują, że uwodornienie (hydrogenacja) może stanowić nowy sposób na syntetyzowanie ultracienkich warstw diamentowych bez potrzeby stosowania podwyższonego ciśnienia,” mówi Kaya.


Efekt domina


W swoim eksperymencie naukowcy nałożyli na podłoże platynowe cztery warstwy grafenu, a najbardziej wierzchnią warstwę poddali działaniu wodoru. Z pomocą intensywnych promieni rentgenowskich wygenerowanych przez stanfordzki synchrotron SSRL (ang. Stanford Synchrotron Radiation Lightsource, wiązka promieniowania nr 13-2) oraz dzięki dodatkowym obliczeniom teoretycznym wykonanym przez naukowca SUNCAT Franka Abild-Pedersena, zespół naukowców mógł określić wpływ wodoru na strukturę warstwową grafitu.

Okazało się, że wiązanie się atomów wodoru uruchamia efekt domina doprowadzający do przemian strukturalnych rozpoczynających się na powierzchni próbki, a następnie przemieszczających się w jej głąb, zmieniając strukturę przypominającą grafit (płaskie węglowe arkusze) w strukturę przypominającą budową diament.

Odkrycie było niespodziewane. Pierwotnym celem badań było sprawdzenie, czy wodór mógłby wpłynąć na właściwości grafenu w sposób użyteczny w produkcji tranzystorów, będących podstawowym podzespołem urządzeń elektronicznych. Zamiast tego naukowcy odkryli, że wiązanie wodoru prowadzi do wytworzenia się nowych wiązań chemicznych pomiędzy atomami węgla, a atomami platyny.

Okazuje się, że wytworzenie tych wiązań jest kluczowe, żeby zaistnieć mógł efekt domina. „By cały proces mógł przebiegać stabilnie musi dojść do związania się atomów węgla warstwy leżącej najbliżej podłoża z atomami platyny,” stwierdza Kaya. „Zdolność atomów platyny do tworzenie tych wiązań w zasadzie determinuje stabilność nowopowstałej diamentowej warstwy.”

Przyszłe badania będą miały na celu określenie pełnego potencjału drzemiącego w procesie hydrogenacji kilkuwarstwowego grafenu dla zastosowań w materiałoznawstwie. Szczególnie interesujące mogą być wyniki badań nad tym, czy warstwy diamentowe można tworzyć także na podłożach z innych metali oraz z grafenu o różnej ilości warstw.


Autor tłumaczenia: Bartłomiej Taurogiński

Źródło: http://phys.org/news/2014-03-graphite-diamond.html


Tagi: grafit, diament, czujnik elektrochemiczny, lab, laboratorium, grafen, wodor
Drukuj PDF
wstecz Podziel się ze znajomymi

Informacje dnia: 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Za dużo witaminy A to większe ryzyko złamań Literówki mogą ujawniać informacje na temat stanu psychiki W pierwszym roku po zawale umiera co piąty pacjent 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Za dużo witaminy A to większe ryzyko złamań Literówki mogą ujawniać informacje na temat stanu psychiki W pierwszym roku po zawale umiera co piąty pacjent 16 % polskich internautów odczuwa lęk przed odłączeniem od Internetu Operacje robotyczne stają się światowym standardem Leczenie przeziębień ogólnie mało skuteczne Za dużo witaminy A to większe ryzyko złamań Literówki mogą ujawniać informacje na temat stanu psychiki W pierwszym roku po zawale umiera co piąty pacjent

Partnerzy

GoldenLine Fundacja Kobiety Nauki Job24 Obywatele Nauki NeuroSkoki Portal MaterialyInzynierskie.pl Uni Gdansk MULTITRAIN I MULTITRAIN II Nauki przyrodnicze KOŁO INZYNIERÓW PB ICHF PAN FUNDACJA JWP NEURONAUKA Mlodym Okiem Polski Instytut Rozwoju Biznesu Analityka Nauka w Polsce CITTRU - Centrum Innowacji, Transferu Technologii i Rozwoju Uniwersytetu Akademia PAN Chemia i Biznes Farmacom Świat Chemii Forum Akademickie Biotechnologia     Geodezja Instytut Lotnictwa EuroLab

Szanowny Czytelniku!

 
25 maja 2018 roku zacznie obowiązywać Rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/679 z dnia 27 kwietnia 2016 r (RODO). Potrzebujemy Twojej zgody na przetwarzanie Twoich danych osobowych przechowywanych w plikach cookies. Poniżej znajdziesz pełny zakres informacji na ten temat.
 
Zgadzam się na przechowywanie na urządzeniu, z którego korzystam tzw. plików cookies oraz na przetwarzanie moich danych osobowych pozostawianych w czasie korzystania przeze mnie ze strony internetowej Laboratoria.net w celach marketingowych, w tym na profilowanie i w celach analitycznych.

Kto będzie administratorem Twoich danych?

Administratorami Twoich danych będziemy my: Portal Laboratoria.net z siedzibą w Krakowie (Grupa INTS ul. Czerwone Maki 55/25 30-392 Kraków).

O jakich danych mówimy?

Chodzi o dane osobowe, które są zbierane w ramach korzystania przez Ciebie z naszych usług w tym zapisywanych w plikach cookies.

Dlaczego chcemy przetwarzać Twoje dane?

Przetwarzamy te dane w celach opisanych w polityce prywatności, między innymi aby:

Komu możemy przekazać dane?

Zgodnie z obowiązującym prawem Twoje dane możemy przekazywać podmiotom przetwarzającym je na nasze zlecenie, np. agencjom marketingowym, podwykonawcom naszych usług oraz podmiotom uprawnionym do uzyskania danych na podstawie obowiązującego prawa np. sądom lub organom ścigania – oczywiście tylko gdy wystąpią z żądaniem w oparciu o stosowną podstawę prawną.

Jakie masz prawa w stosunku do Twoich danych?

Masz między innymi prawo do żądania dostępu do danych, sprostowania, usunięcia lub ograniczenia ich przetwarzania. Możesz także wycofać zgodę na przetwarzanie danych osobowych, zgłosić sprzeciw oraz skorzystać z innych praw.

Jakie są podstawy prawne przetwarzania Twoich danych?

Każde przetwarzanie Twoich danych musi być oparte na właściwej, zgodnej z obowiązującymi przepisami, podstawie prawnej. Podstawą prawną przetwarzania Twoich danych w celu świadczenia usług, w tym dopasowywania ich do Twoich zainteresowań, analizowania ich i udoskonalania oraz zapewniania ich bezpieczeństwa jest niezbędność do wykonania umów o ich świadczenie (tymi umowami są zazwyczaj regulaminy lub podobne dokumenty dostępne w usługach, z których korzystasz). Taką podstawą prawną dla pomiarów statystycznych i marketingu własnego administratorów jest tzw. uzasadniony interes administratora. Przetwarzanie Twoich danych w celach marketingowych podmiotów trzecich będzie odbywać się na podstawie Twojej dobrowolnej zgody.

Dlatego też proszę zaznacz przycisk "zgadzam się" jeżeli zgadzasz się na przetwarzanie Twoich danych osobowych zbieranych w ramach korzystania przez ze mnie z portalu *Laboratoria.net, udostępnianych zarówno w wersji "desktop", jak i "mobile", w tym także zbieranych w tzw. plikach cookies. Wyrażenie zgody jest dobrowolne i możesz ją w dowolnym momencie wycofać.
 
Więcej w naszej POLITYCE PRYWATNOŚCI
 

Newsletter

Zawsze aktualne informacje