Un team di ricercatori della National University of Singapore (NUS) guidato dal professor Loh Kian Ping, Capo del Dipartimento di Chimica presso la Facoltà di Scienze NUS, ha alterato con successo le proprietà dell'acqua, rendendolo abbastanza corrosivo da incidere i diamanti. Ciò è stato ottenuto attaccando uno strato di grafene sul diamante e riscaldato ad alte temperature. Le molecole d'acqua intrappolate tra di loro diventano altamente corrosive, rispetto all'acqua normale.

Questa nuova scoperta, segnalato per la prima volta, ha un'ampia gamma di applicazioni industriali, dalla degradazione ecologica dei rifiuti organici all'incisione laser assistita di semiconduttori o pellicole dielettriche.

I risultati sono stati pubblicati online in Comunicazioni sulla natura il 5 marzo 2013 con la signora Candy Lim Yi Xuan, un dottorato di ricerca candidato alla NUS Graduate School for Integrative Sciences and Engineering come primo autore.

Quando il diamante incontra il grafene

Mentre il diamante è noto per essere un materiale con qualità fisiche superlative, poco si sa su come si interfaccia con il grafene, una sostanza spessa un atomo composta da carbonio puro.

Un team di scienziati del NUS, Bruker Singapore e Hasselt University Wetenschapspark in Belgio, cercato di esplorare cosa succede quando uno strato di grafene, comportandosi come una morbida membrana, è attaccato al diamante, anch'esso composto da carbonio. Per incoraggiare il legame tra le due forme di carbonio piuttosto dissimili, i ricercatori li hanno riscaldati ad alte temperature.

A temperature elevate, il team ha notato una ristrutturazione dell'interfaccia e del legame chimico tra grafene e diamante. Poiché il grafene è un materiale impermeabile, l'acqua intrappolata tra il diamante e il grafene non può sfuggire. A una temperatura superiore a 400 gradi Celsius, l'acqua intrappolata si trasforma in una fase supercritica distinta, con comportamenti differenti rispetto all'acqua normale.

Ha detto il professor Loh, che è anche Principal Investigator presso il Graphene Research Center presso NUS, "Mostriamo per la prima volta che il grafene può intrappolare l'acqua sul diamante, e il sistema si comporta come una "pentola a pressione" quando riscaldato. Ancora più sorprendente, abbiamo scoperto che tale acqua surriscaldata può corrodere il diamante. Questo non è mai stato segnalato".

Applicazioni industriali e nuove intuizioni

Per la sua natura trasparente, la piattaforma a bolle di grafene su diamante fornisce un nuovo modo di studiare i comportamenti dei liquidi ad alte pressioni e condizioni di alta temperatura, che è tradizionalmente difficile.

"Le applicazioni del nostro esperimento sono immense. Nell'industria, l'acqua supercritica può essere utilizzata per la degradazione dei rifiuti organici in modo ecologico. Il nostro lavoro può essere applicabile anche all'incisione laser assistita di film semiconduttori o dielettrici, dove la membrana in grafene può essere utilizzata per intrappolare liquidi, " Ha elaborato il prof Loh.

Per approfondire la loro ricerca, Il professor Loh e il suo team studieranno i comportamenti supercritici di altri fluidi ad alte temperature, e si sforzano di derivare una gamma più ampia di applicazioni industriali.