Renderizado de nanohilos de carbono según lo sugerido por técnicas de caracterización. Esferas marrones, carbón; esferas azules, hidrógeno. La representación se superpone a una imagen de microscopía electrónica de transmisión de los nanohilos de carbono. La imagen muestra estrías con una separación de 6,4 Å, extendiéndose por decenas de nanómetros. Este modelo es coherente con los datos de dispersión de rayos X y neutrones, así como con las simulaciones computacionales. Crédito:Profesor J.V. Badding
Un nuevo nanomaterial de carbono, el hilo unidimensional más delgado posible que aún conserva una estructura similar a un diamante, fue creado por el control, compresión y descompresión lenta de benceno. La unidad estructural similar a un diamante consta de anillos de seis lados de átomos de carbono unidos en cadenas rodeadas por un halo de átomos de hidrógeno.
Basado en estudios computacionales, en comparación con los nanotubos de carbono convencionales, los nanohilos producidos por este método pueden tener excelentes propiedades mecánicas y electrónicas. El método de síntesis desarrollado en este trabajo abre posibles variaciones, como la reticulación o la funcionalización química (agregando átomos o moléculas pequeñas al nanohilo de carbono que alteran su función). Estas variaciones pueden llevar al diseño y preparación de materiales actualmente desconocidos o imposibles de fabricar utilizando técnicas existentes.
Nanomateriales de carbono como fullerenos, nanotubos, y el grafeno tienen propiedades físicas sobresalientes asociadas con su baja dimensionalidad y enlaces químicos similares al grafito. El descubrimiento revolucionario es la síntesis de unidimensional, nanohilos de carbono con enlaces diamantados de solo 0,6 nanómetros de diámetro. El modelado computacional sugiere que estos nanohilos podrían ser más fuertes que los nanotubos de carbono o los polímeros convencionales de alta resistencia y también extremadamente rígidos.
Se sintetizan en cantidades macroscópicas por descompresión lenta de benceno congelado a altas presiones y llevado a condiciones ambientales. En contraste con la alta temperatura, síntesis en fase gaseosa utilizada para nanotubos convencionales, El control químico cinético, como el que se emplea en la química orgánica, se utiliza para la síntesis de los nanohilos. Puede ser posible sintetizar una familia completa de materiales de nanohilos diamondoides, incluso con reticulación entre hilos, o con funcionalidad química añadida, por este enfoque químico, que es potencialmente más versátil que los enfoques en fase gaseosa difíciles de controlar.
Usando técnicas de fabricación desarrolladas en base a este avance, podría ser posible producir peso ligero, fibras de ultra alta resistencia para su uso en diversos materiales estructurales en sistemas de transporte y en otros lugares. La síntesis química cinética también puede permitir nanohilos con uniones mixtas de diamante y grafito que podrían tener propiedades semiconductoras útiles.
