Para peneliti dari North Carolina State University telah menemukan fase baru karbon padat, yang disebut Q-carbon, yang berbeda dari fase-fase grafit dan berlian yang telah dikenal. Mereka juga telah mengembangkan teknik untuk menggunakan Q-karbon untuk membuat sebuah struktur yang serupa berlian pada suhu kamar dan tekanan udara ambien, di udara terbuka.
Berbagai fase merupakan bentuk-bentuk berbeda dari bahan yang sama. Misalnya grafit, merupakan salah satu fase padat dari karbon ; berlian bentuk fase padat lainnya dari karbon
“Kami sekarang telah menciptakan fase padat ketiga karbon,” kata Jay Narayan, di NC State dan penulis utama dari tiga makalah yang menjelaskan pekerjaan tersebut. “Satu-satunya tempat yang mungkin ditemukan di alam, akan memungkinkan menjadi inti dari beberapa planet.”
Q-carbon memiliki beberapa karakteristik yang tidak biasa. Salah satunya adalah feromagnetik – di mana tidak terdapat pada bentuk karbon padat lainnya .
“Kami bahkan tidak berpikir itu memungkinkan,” kata Narayan.
Selain itu, Q-carbon lebih keras daripada intan, dan bersinar ketika terpapar hingga tingkat energi yang terendah sekalipun.
“Kekuatan Q-karbon dan fungsi kerja yang rendah – kesediaannya untuk melepaskan elektron – membuatnya sangat menjanjikan untuk mengembangkan teknologi tampilan elektronik baru,” kata Narayan.
Tetapi Q-carbon juga dapat digunakan untuk membuat berbagai objek berlian kristal tunggal. Untuk memahami itu, Anda harus memahami proses pembuatan Q-carbon.
Para peneliti mengawali dengan berbagai substrat, seperti safir, gelas atau polimer plastik. Substrat ini kemudian dilapisi dengan karbon amorf – unsur karbon yang tidak seperti grafit atau intan, ia tidak memiliki struktur kristal yang teratur dan terdefinisi dengan baik. Karbon kemudian ditembak dengan satu pulsa laser yang berlangsung sekitar 200 nanodetik. Selama pulsa ini, suhu karbon dinaikkan menjadi sekitar 3.727 derajat Celcius dan kemudian dengan cepat didinginkan. Operasi ini berlangsung pada tekanan satu atmosfer – tekanan yang sama seperti udara di sekitarnya.
Hasil akhirnya adalah film Q-karbon, dan peneliti dapat mengontrol proses untuk membuat film dengan ketebalan antara 20 hingga 500 nanometer.
“Kita dapat membuat nanoneedle atau mikroneedle, nanodot, atau film berlian berukuran besar, dengan aplikasi untuk pengiriman obat, proses industri dan untuk menciptakan saklar suhu tinggi dan elektronika daya,” kata Narayan. “Benda-benda berlian ini memiliki struktur kristal tunggal, membuatnya lebih kuat dari bahan polikristalin. Dan itu semua dilakukan pada suhu kamar dan pada suasana ambien – kami pada dasarnya menggunakan laser seperti yang digunakan untuk operasi mata laser. Jadi, ini tidak hanya memungkinkan kami untuk mengembangkan aplikasi baru, tetapi prosesnya sendiri relatif tidak mahal.”
Dan, jika para peneliti ingin mengkonversi lebih banyak Q-carbon menjadi berlian, mereka dapat mengulang proses laser-pulsa / pendinginan.
Jika Q-carbon lebih keras daripada berlian, mengapa seseorang ingin membuat nanodot berlian daripada Q-karbon? Karena kita masih harus banyak belajar tentang materi baru ini.
“Kami dapat membuat film-film Q-karbon, dan kami sedang mempelajari sifat-sifatnya, tetapi kami masih dalam tahap awal memahami cara memanipulasinya,” kata Narayan. “Kami tahu banyak tentang berlian, jadi kami bisa membuat nanodot berlian. Kami belum tahu cara membuat nanodot atau mikroneedles Q-karbon. Itu adalah sesuatu yang kami kerjakan.”
