Un equipo internacional de investigadores, dirigido por el distinguido profesor Rodney S. Ruoff (Departamento de Química) del Centro de Materiales de Carbono Multidimensional (CMCM), dentro del Instituto de Ciencias Básicas (IBS) en UNIST, ha sintetizado una película compuesta de nanofibras de carbono tipo diamante densamente empaquetadas. Como se describe en un artículo reciente publicado en la revista ACS Nano , Los investigadores notaron que el nuevo material de carbono tiene una alta concentración de carbonos con enlaces tetravalentes (las nanofibras de tipo diamante tienen muchos átomos de C con otros cuatro átomos enlazados a ellos; esto también se conoce como "carbono con enlaces sp3").

"Las películas de nanofibras de carbono de tipo diamante se sintetizaron calentando nanopartículas de cobre de pocos nanómetros de diámetro sobre un sustrato, en acetileno e hidrógeno, "dice Kee Han Lee." Las fibras sintetizadas eran muy densas y formaban una película. Estas nanofibras densamente empaquetadas también podrían separarse en forma de polvo, lo que potencialmente podría ampliar sus aplicaciones ".

En este estudio, el equipo pudo identificar parámetros que influyen en la densidad de empaquetamiento de las nanofibras, a saber, la concentración de gas hidrógeno y el tamaño del catalizador de nanopartículas de cobre. La densidad de empaquetamiento podría aumentarse significativamente ajustando estos parámetros, lo que condujo a la formación de una película pandeada.

Varias técnicas como la espectroscopia de fotoelectrones de rayos X, resonancia magnética nuclear de estado sólido, análisis elemental, y la composición elemental de la espectroscopia Raman y la estructura de enlace químico en estas nanofibras con forma de diamante, y se encontró que predominan los átomos de carbono con enlaces sp3 (relación de átomos de carbono sp3:sp2 de aproximadamente 2) (los átomos de C con enlaces sp2 están unidos a otros tres átomos en lugar de cuatro, como en el grafeno y el grafito, mientras que en el diamante, todos los átomos de C están "unidos en sp3"). El contenido de hidrógeno dentro de las nanofibras de aproximadamente 25-50% atómico se determinó usando espectroscopía Raman y análisis elemental.

"Con su alto contenido de carbono sp3, este material es diferente de otras nanofibras de carbono cultivadas con vapor, incluidos los nanotubos, que se componen principalmente de capas de grafeno apiladas, y nanobobinas de carbono que tienen una relación de carbono sp3:sp2 de aproximadamente 0,25, "explica Sun Hwa Lee.

La resistividad eléctrica (1,2 ± 0,1 × 10 ⁶ Ω cm:es eléctricamente aislante), densidad (2,5 ± 0,2 g cm ^-3 ; la densidad del diamante es de 3,5 g cm ^-3 ), superficie (28 ± 0,7 m2 g ^-1 ), inercia química, y humectabilidad frente a diversos líquidos, fueron determinados. Estas propiedades eran similares o "mejores" a las de la mayoría de las películas de carbono de tipo diamante informadas. pero se descubrió que las propiedades mecánicas de esta película de nanofibras de carbono con forma de diamante eran completamente diferentes a las convencionales, continuo, películas de carbono tipo diamante, porque está compuesto de nanofibras.

"Descubrimos una nueva forma de carbono, y uno podría esperar que nuestro trabajo inspire a otros para que ahora también estudien más a lo largo de este camino de investigación, ", dijo el distinguido profesor Ruoff." Hacemos ciencia básica de nuevos materiales de carbono, entre otras cosas, y estamos interesados ​​en lograr eventualmente fibras de diamante puro, junto con más estudios de este tipo de nanofibras de carbono de tipo diamante ".