(Phys.org) —Ciò che è iniziato come una ricerca su un metodo per rafforzare i metalli ha portato alla scoperta di una nuova tecnica che utilizza un laser pulsante per creare film e modelli sintetici di nanodiamante dalla grafite, con potenziali applicazioni dai biosensori ai chip per computer.

"Il più grande vantaggio è che puoi depositare selettivamente nanodiamante su superfici rigide senza le alte temperature e le pressioni normalmente necessarie per produrre diamante sintetico, "ha detto Gary Cheng, professore associato di ingegneria industriale alla Purdue University. "Lo facciamo a temperatura ambiente e senza una camera ad alta temperatura e pressione, quindi questo processo potrebbe ridurre significativamente il costo di produzione del diamante. Inoltre, realizziamo una tecnica di scrittura diretta che potrebbe scrivere selettivamente nanodiamond in modelli progettati."

La capacità di "scrivere" selettivamente linee di diamante sulle superfici potrebbe essere pratica per varie potenziali applicazioni tra cui biosensori, informatica quantistica, celle a combustibile e chip per computer di nuova generazione.

La tecnica funziona utilizzando un film multistrato che include uno strato di grafite sormontato da un foglio di copertura in vetro. L'esposizione di questa struttura a strati a un laser a impulsi ultraveloci converte istantaneamente la grafite in plasma ionizzato e crea una pressione verso il basso. Quindi il plasma di grafite si solidifica rapidamente in diamante. La lastra di vetro confina il plasma per impedirne la fuoriuscita, permettendogli di formare un rivestimento di nanodiamante.

"Questi sono diamanti super piccoli e il rivestimento è super resistente, quindi potrebbe essere utilizzato per sensori ad alta temperatura, " Ha detto Cheng.

I risultati della ricerca sono dettagliati in un articolo apparso online sulla rivista Nature Rapporti scientifici . Il documento è stato scritto dagli ex studenti di dottorato della Purdue Yuefeng Wang, Yingling Yang, Ji Li e Martin Y. Zhang; associato di ricerca post-dottorato Jiayi Shao; studenti di dottorato Qiong Nian e Liang Tang; e Cheng.

I ricercatori hanno fatto la scoperta mentre studiavano come rafforzare i metalli utilizzando un sottile strato di grafite e un laser a impulsi di nanosecondi. Uno studente di dottorato ha notato che il laser stava causando la scomparsa della grafite o la semitrasparente.

"Il rivestimento nero di grafite era sparito, ma dov'è finito?" disse Cheng.

Ricerche successive hanno dimostrato che la grafite si era trasformata in diamante. I ricercatori della Purdue hanno chiamato il processo di deposizione laser a impulsi confinati (CPLD).

Il team di ricerca ha confermato che le strutture sono diamantate utilizzando una varietà di tecniche tra cui la microscopia elettronica a trasmissione, Diffrazione dei raggi X e misura della resistenza elettrica.

Una domanda di brevetto statunitense è stata depositata sul concetto attraverso il Purdue Office of Technology Commercialization. Sono necessarie ulteriori ricerche per commercializzare la tecnica, Cheng ha detto.