Найден простой способ создания наноалмазов при комнатной температуре

Сказать, что наноалмазы — интересный материал, значит — сильно преуменьшить. Дело не только в том, что они твёрже алмаза и имеют сходные параметры прочности (при большей стойкости к износу). Вот главная тонкость: с их помощью можно создавать наноповерхности, механические характеристики которых в принципе нереализуемы для обычного алмаза.

Схема экспериментальной установки (здесь и ниже иллюстрации Kumar et al.).

Как вы уже догадались, небо вокруг не в наноалмазах не только потому, что ониочень маленькие, но и в силу далёкого от простоты техпроцесса получения. Берёте фуллерен (тоже непрост и недёшев) и сжимаете его до десятков гигапаскалей, а то и нагреваете до тысяч кельвинов... Трудно представить, что так можно поиметь нечто с умеренной стоимостью. Даже использование графита не меняет ситуацию, поскольку требует взрывных процедур, позволяющих достичь нужных давлений и температур.

Но чу! Материаловеды из Западного резервного университета Кейза (США) попробовали получить наноалмаз, по сути, при комнатной температуре (много ниже 100 °C) из... обычнейшего этанола, служащего в данном случае источником углерода. И ведь получилось.

«Это несложный процесс: пары этанола при комнатной температуре и давлении превращаются в алмазы, — доходчиво повествует ведущий автор исследования Мохан Санкаран (Mohan Sankaran). — Мы пропускаем газ через [аргоновую] плазму, добавляем водород [для предупреждения возникновения дефектов в итоговых алмазах], и оттуда выходят алмазные наночастицы. Собрать такую установку можно почти в любой лаборатории».

Что особенно важно, низкая температура процесса (применяемая микроплазма сравнительно холодна) позволяет не плавить пластиковые поверхности, но создавать на них наноалмазы. То есть возможно получение пластиков с алмазным покрытием, при этом сравнительно недорогим и исключительно устойчивым к износу.

Наконец, сообщается, что осаждение наноалмазов из паров этанола протекает спокойно и даёт наноалмазы весьма близких размеров — 2–5 нм, что резко отличается от выхода обычных методов, когда из-за варьирующихся давлений и температур в разных точках камеры получаются алмазы разнообразных размеров и форм, которые потом приходится долго сортировать.

Как подчёркивают авторы, помимо износостойких пластиковых поверхностей, гибкой электроники и новых имплантатов, их способ поможет в понимании процессов, происходящих в далёком космосе. И холодная плазма, и водород, и даже спирты часто встречаются в этих небесных высях, что (с учётом описанного выше метода получения наноалмазов) может говорить в пользу именно такого сценария образования экзотического на Земле и часто наблюдаемого в космоселонсдейлита (гексагонального алмаза). Именно он был вторым по распространённости видом алмазных кристаллов, полученных экспериментаторами (а впереди — обычный кубический кристалл с выходом около 50%).