Хи­ми­че­ский эле­мент уг­ле­род об­ла­да­ет са­мым боль­шим чис­лом ал­ло­тро­пи­че­ских мо­ди­фи­ка­ций­, ко­то­рые ра­ди­каль­но от­ли­ча­ют­ся друг от дру­га по стро­е­нию и свой­ствам. Из ато­мов уг­ле­ро­да со­сто­ят ал­ма­зы, гра­фи­то­вые стер­ж­ни, гра­фе­но­вые на­но­труб­ки, фул­ле­ре­ны и ещe ряд са­мых раз­ных ве­ще­ств.

В но­вом ис­сле­до­ва­нии учe­ные из Уни­вер­си­те­та Се­вер­ной Ка­ро­ли­ны со­з­да­ли но­вую мо­ди­фи­ка­цию твeр­до­го уг­ле­ро­да, по­лу­чив­шую на­з­ва­ние Q-у­г­ле­род. По сло­вам про­фес­со­ра Джея На­ра­я­на (Jay Narayan), ко­то­рый воз­глав­лял на­уч­ную груп­пу, в при­ро­де ­эта фор­ма мо­жет встре­чать­ся лишь в яд­рах не­ко­то­рых пла­нет.

Не­о­бы­ч­ная мо­ди­фи­ка­ция ока­за­лась твeр­же ал­ма­за, спо­соб­на све­тить­ся под дей­стви­ем из­лу­че­ния низ­ких энер­гий и в от­ли­чие от дру­гих ви­дов твeр­до­го уг­ле­ро­да об­ла­да­ет ­фер­ро­ма­г­ни­т­ны­ми свой­ства­ми.

Д­ля из­го­то­в­ле­ния Q-у­г­ле­ро­да ис­сле­до­ва­те­ли по­кры­ва­ли под­ло­ж­ку из са­п­фи­ро­во­го стек­ла или пла­сти­ко­во­го по­ли­ме­ра амор­ф­ной фор­мой уг­ле­ро­да, ко­то­рая не име­ет упо­ря­до­чен­ной кри­стал­ли­че­ской ре­шeт­ки. За­тем на уг­ле­род на­прав­ля­ли ко­ро­т­кие ла­зер­ные им­пуль­сы, в хо­де воз­дей­ствия ко­то­рых те­м­пе­ра­ту­ра ма­те­ри­а­ла под­ни­ма­лась вы­ше 3700 гра­ду­сов по Цель­сию. По­с­ле быст­ро­го охла­ж­де­ния на под­ло­ж­ке оста­ва­лась плeн­ка Q-у­г­ле­ро­да тол­щи­ной от 20 до 500 на­но­мет­ров. Кро­ме то­го, ис­поль­зуя раз­ные под­ло­ж­ки, ре­гу­ли­руя дли­тель­ность ла­зер­но­го им­пуль­са и из­ме­няя ско­рость охла­ж­де­ния, ко­ман­да на­у­чи­лась пре­об­ра­зо­вы­вать Q-у­г­ле­род в ал­маз­ные струк­ту­ры.

"Мы мо­жем со­з­дать ал­маз­ные на­но - и ми­к­ро­и­г­лы, на­но­точ­ки или плен­ки боль­шой пло­ща­ди, ко­то­рые мо­ж­но ис­поль­зо­вать для до­став­ки ле­кар­ств, в раз­ли­ч­ных про­из­вод­ствен­ных про­цес­сах и для со­з­да­ния вы­со­ко­те­м­пе­ра­тур­ных пе­ре­клю­ча­те­лей и си­ло­вой элек­тро­ни­ки, – объ­яс­ня­ет На­ра­ян в ­пресс-ре­ли­зе. – Эти объ­ек­ты име­ют мо­но­кри­стал­ли­че­скую струк­ту­ру, что де­ла­ет их проч­нее по­ли­кри­стал­ли­че­ских ма­те­ри­а­ло­в".

Ва­ж­ной осо­бен­но­стью но­вой тех­но­ло­гии яв­ля­ет­ся то, что из­го­то­в­ле­ние кри­стал­лов про­ис­хо­дит при ко­м­нат­ной те­м­пе­ра­ту­ре и нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии (ес­ли го­во­рить о вне­ш­ней сре­де). Для срав­не­ния: син­те­ти­че­ские ал­ма­зы из­го­тав­ли­ва­ют при дав­ле­нии в не­сколь­ко ты­сяч ат­мо­сфер. Кро­ме то­го, учe­ные ис­поль­зо­ва­ли ла­зер, ко­то­рый ши­ро­ко при­ме­ня­ет­ся для глаз­ной хи­рур­гии. Та­ким об­ра­зом, этот спо­соб по­лу­че­ния ал­маз­ных струк­тур прост в ис­пол­не­нии и не тре­бу­ет боль­ших за­трат на ре­а­ли­за­цию.

На­ра­ян при­з­наeт, что изу­че­ние но­во­го ма­те­ри­а­ла на­хо­ди­т­ся на са­мой ран­ней ста­дии, и по­ка мо­ж­но лишь пред­по­ла­гать, ка­ки­ми бу­дут его бу­ду­щие сфе­ры пра­к­ти­че­ско­го при­ме­не­ния. Гру­п­па по­да­ла два па­тен­та на из­го­то­в­ле­ние Q-у­г­ле­род­ной плeн­ки и ал­маз­ных струк­тур.

По­дроб­ные ре­зуль­та­ты ра­бо­ты бы­ли опуб­ли­ко­ва­ны в двух ста­тьях в из­да­ни­ях Journal of Applied Physics и APL Materials.