Na pierwszy rzut oka, najnowsze informacje mogą zaskakiwać. Powszechnie wiadomo bowiem, że o ile diament doskonale przewodzi ciepło, o tyle nie przewodzi prądu elektrycznego i uznawany jest za izolator. Mimo tego, jak donoszą media, łącząc właściwości diamentu z inną formą węgla (sam diament też jest czystym węglem), tj. grafenem, fizykom udało się stworzyć materiał, który z jednej strony przewodzi prąd, a z drugiej wciąż zachowuje swoją wyjątkową twardość. Można zatem powiedzieć, że po raz pierwszy naukowcy mają w swoich rękach diamenty, które są w stanie przewodzić prąd elektryczny.
Czytaj także: Oto najtwardszy materiał znany nauce. Wcale nie chodzi o diament
Warto tutaj przypomnieć, że na powierzchni Ziemi mamy do czynienia z diamentami, które uformowały się naturalnie w warunkach niezwykle wysokiego ciśnienia i temperatury setki kilometrów pod powierzchnią Ziemi oraz z diamentami wytwarzanymi sztucznie w warunkach laboratoryjnych z czystego węgla. Pod względem chemicznym, fizycznym, a nawet optycznym takie diamenty laboratoryjne w żaden sposób nie różnią się od diamentów naturalnych.
Do wytworzenia takiego diamentu pozyskuje się okruch istniejącego diamentu, a następnie umieszcza się go w materiale zbudowanym z kilku różnych związków węgla. Kolejne kryształy tworzą na zarodku kolejne warstwy z gorącej plazmy, powiększając rozmiary ostatecznego diamentu. Korzysta się przy tym z dwóch metod: osadzania z fazy gazowej lub w warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury.
Naukowcy z kilku chińskich uniwersytetów pracujący pod kierownictwem badaczy z Uniwersytetu Zhengzhou stale pracują nad nowymi zastosowaniami diamentów. Nie ma w tym nic dziwnego, zważając na fakt, że w prowincji Henan (której stolicą jest Zhengzhou) produkuje się najwięcej diamentów laboratoryjnych na świecie. Teraz badaczom udało się opracować unikalne na skalę światową diamenty, które są w stanie przewodzić prąd elektryczny.
Diamenty laboratoryjne, dokładnie tak jak diamenty naturalne (kopalniane) przewodzą ciepło i nie przewodzą prądu elektrycznego. W jaki zatem sposób można tę ostatnią cechę zmienić?
Rozwiązaniem okazuje się zastosowanie grafenu. Aby stworzyć diamenty, które są w stanie przewodzić prąd, trzeba stworzyć centymetrowych rozmiarów kompozyty diamentu i grafenu. W tym celu badacze najpierw stworzyli mikroskopijnych rozmiarów ziarna diamentów, a następnie połączyli je ze sobą warstwami grafenu. Cały ten proces realizowany jest w warunkach wysokich temperatur (1300-1500 stopni Celsjusza) i wysokiego ciśnienia, dokładnie tak jak w metodzie HPHT (wysoka temperatura i ciśnienie), wykorzystywanej do produkcji diamentów laboratoryjnych. Powstały w ten sposób materiał nie przypomina już przezroczystego i przyciągającego uwagę diamentu, a jest po prostu matowo czarny.
Wstępne badania wskazują, że tak powstałe diamenty z jednej strony przewodzą prąd elektryczny, a z drugiej wciąż są niezwykle twarde.
Czytaj także: Diamenty z powietrza. Zamiast kopać, wolą je wytwarzać
Jak na razie w fazie eksperymentu stworzono w ten sposób minerały o średnicy 13 mm i grubości poniżej dwóch milimetrów. Mamy zatem do czynienia z niewielkim pelletem o wyjątkowych właściwościach. Już teraz jednak badacze są przekonani, że wkrótce będą w stanie wytwarzać owe czarne diamenty w takich formatach, jakie będą wymagane przez przemysł.
Unikalne właściwości opracowanego materiału sprawiają, że mogą być one niezwykle przydatne do produkcji komponentów np. silników stosowanych w samolotach, czy statkach kosmicznych. Zważając na tempo rozwoju nowych technologii w Chinach, przewodzące prąd diamenty wkrótce mogą znaleźć swoje miejsce na rynku, co tylko sprawi, że prowincja Henan jeszcze bardziej umocni swoje prowadzenie w sektorze produkcji diamentów laboratoryjnych.
Jak widać, węgiel węglowi nierówny, a połączenie dwóch form węgla w jedno powoduje powstanie materiału o naprawdę unikalnych właściwościach.