Un team internazionale di ricercatori, guidato dal Distinguished Professor Rodney S. Ruoff (Dipartimento di Chimica) del Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), all'interno dell'Institute for Basic Science (IBS) presso l'UNIST, ha sintetizzato un film composto da nanofibre di carbonio simili a diamanti densamente impacchettate. Come descritto in un recente articolo pubblicato sulla rivista ACS Nano , i ricercatori hanno notato che il nuovo materiale di carbonio ha un'alta concentrazione di carbonio legato in modo tetravalente (le nanofibre simili al diamante hanno molti atomi di C con altri quattro atomi legati a loro; questo è anche chiamato "carbonio legato sp3").

"I film di nanofibre di carbonio simili al diamante sono stati sintetizzati riscaldando nanoparticelle di rame di pochi nanometri di diametro su un substrato, in acetilene e idrogeno gassosi, ", afferma Kee Han Lee. "Le fibre sintetizzate erano molto dense e formavano un film. Queste nanofibre densamente impaccate potrebbero anche essere separate in una forma di polvere che potrebbe potenzialmente ampliare le loro applicazioni".

In questo studio, il team è stato in grado di identificare i parametri che influenzano la densità di impaccamento delle nanofibre, ovvero la concentrazione di gas idrogeno e la dimensione del catalizzatore delle nanoparticelle di rame. La densità di imballaggio potrebbe essere notevolmente aumentata regolando questi parametri, che ha portato alla formazione di un film deformato.

Varie tecniche come la spettroscopia fotoelettronica a raggi X, risonanza magnetica nucleare allo stato solido, analisi elementare, e la composizione elementare della spettroscopia Raman e la struttura del legame chimico in queste nanofibre simili al diamante, e si è scoperto che predominano gli atomi di carbonio legati da sp3 (sp3:rapporto sp2 di atomi di carbonio di circa 2) (gli atomi di C legati da sp2 sono attaccati ad altri tre atomi anziché a quattro, come nel grafene e nella grafite, mentre nel diamante, tutti gli atomi di C sono "legati sp3"). Il contenuto di idrogeno all'interno delle nanofibre di circa il 25-50 % atomico è stato determinato utilizzando la spettroscopia Raman e l'analisi elementare.

"Con il suo alto contenuto di carbonio sp3, questo materiale è diverso dalle altre nanofibre di carbonio cresciute a vapore, inclusi i nanotubi, che sono per lo più composti da strati di grafene impilati, e nanobobine di carbonio che hanno un rapporto sp3:sp2 di carbonio di circa 0,25, " spiega Sun Hwa Lee.

La resistività elettrica (1,2 ± 0,1 × 10 ⁶ Ω cm—è elettricamente isolante), densità (2,5 ± 0,2 g cm ^-3 ; la densità del diamante è 3,5 g cm ^-3 ), superficie (28 ± 0,7 m2 g ^-1 ), inerzia chimica, e bagnabilità verso vari liquidi, siamo determinati. Queste proprietà erano simili o "migliori" rispetto alla maggior parte dei film di carbonio simili al diamante riportati, ma le proprietà meccaniche di questo film di nanofibre di carbonio simile al diamante sono risultate completamente diverse da quelle convenzionali, continuo, pellicole di carbonio simili al diamante, perché è composto da nanofibre.

"Abbiamo scoperto una nuova forma di carbonio, e ci si potrebbe aspettare che il nostro lavoro ispiri anche altri a studiare ulteriormente lungo questo percorso di ricerca, " ha affermato il distinto professor Ruoff. "Facciamo scienza di base su nuovi materiali di carbonio tra le altre cose, e siamo interessati a realizzare eventualmente fibre di diamante puro, insieme a ulteriori studi su questo tipo di nanofibra di carbonio simile al diamante".