(Phys.org) - Lo que comenzó como una investigación sobre un método para fortalecer los metales ha llevado al descubrimiento de una nueva técnica que utiliza un láser pulsante para crear películas y patrones sintéticos de nanodiamantes a partir de grafito. con aplicaciones potenciales desde biosensores hasta chips de computadora.

"La mayor ventaja es que puede depositar nanodiamante de forma selectiva en superficies rígidas sin las altas temperaturas y presiones que normalmente se necesitan para producir diamantes sintéticos. "dijo Gary Cheng, profesor asociado de ingeniería industrial en Purdue University. "Hacemos esto a temperatura ambiente y sin una cámara de alta temperatura y presión, por lo que este proceso podría reducir significativamente el costo de fabricación de diamantes. Además, realizamos una técnica de escritura directa que podría escribir selectivamente nanodiamantes en patrones diseñados ".

La capacidad de "escribir" selectivamente líneas de diamante en superficies podría ser práctica para varias aplicaciones potenciales, incluidos biosensores, computación cuántica, pilas de combustible y chips informáticos de próxima generación.

La técnica funciona mediante el uso de una película de varias capas que incluye una capa de grafito cubierta con una lámina de vidrio. La exposición de esta estructura en capas a un láser de pulsos ultrarrápidos convierte instantáneamente el grafito en un plasma ionizado y crea una presión descendente. Luego, el plasma de grafito se solidifica rápidamente en diamante. La hoja de vidrio confina el plasma para evitar que se escape, lo que le permite formar una capa de nanodiamantes.

"Estos son diamantes superpequeños y el revestimiento es superresistente, por lo que podría usarse para sensores de alta temperatura, "Dijo Cheng.

Los hallazgos de la investigación se detallan en un artículo que apareció en línea en la revista Nature. Informes científicos . El documento fue escrito por los ex estudiantes de doctorado de Purdue, Yuefeng Wang, Yingling Yang, Ji Li y Martin Y. Zhang; asociado de investigación postdoctoral Jiayi Shao; los estudiantes de doctorado Qiong Nian y Liang Tang; y Cheng.

Los investigadores hicieron el descubrimiento mientras estudiaban cómo fortalecer los metales usando una fina capa de grafito y un láser de nanosegundos. Un estudiante de doctorado notó que el láser estaba haciendo que el grafito desapareciera o se volviera semitransparente.

"La capa negra de grafito desapareció, pero ¿a dónde se fue? ”, dijo Cheng.

La investigación posterior demostró que el grafito se había convertido en diamante. Los investigadores de Purdue han denominado al proceso deposición de láser de pulso confinado (CPLD).

El equipo de investigación confirmó que las estructuras son de diamante utilizando una variedad de técnicas que incluyen microscopía electrónica de transmisión, Difracción de rayos X y medición de resistencias eléctricas.

Se ha presentado una solicitud de patente estadounidense sobre el concepto a través de la Oficina de Comercialización de Tecnología de Purdue. Se necesita más investigación para comercializar la técnica, Cheng dijo.