Investigadores de la Universidad de Rice han desarrollado un método para convertir directamente el carbono de diversas fuentes en formas útiles como el grafeno o el diamante. La técnica usa un «flash» de electricidad para calentar el carbono, convirtiéndolo en una forma final determinada por la duración del flash.
La técnica se conoce como calentamiento flash joule (FJH), y el equipo la describió por primera vez en enero de 2020. Se hace pasar una corriente eléctrica a través de los materiales que contienen carbono, calentándolos a unos 2.727 °C, lo que convierte el carbono en copos de grafeno prístinos y turbostáticos.
Ahora los investigadores han perfeccionado el proceso para crear otros materiales. Los destellos originales duraban 10 milisegundos, pero el equipo descubrió que cambiando la duración entre 10 y 500 milisegundos también podían guiar al carbono para que se convirtiera en otras formas. Esto incluye el nanodiamante y el «carbono concéntrico», en el que los átomos de carbono forman una cáscara alrededor de un núcleo de nanodiamante.
Para facilitar el proceso, ahora se añaden a la mezcla compuestos orgánicos de flúor y precursores al principio.
Estudios anteriores han demostrado que el flúor ayuda a que los átomos de carbono se adhieran con más fuerza, lo que permite fabricar los nanodiamantes en condiciones más suaves; normalmente se necesitarían presiones muy elevadas.
El equipo afirma que el nuevo proceso FJH puede ayudar a producir estas nuevas formas a gran escala, lo que tradicionalmente es difícil de hacer. Esto incluye a los nanodiamantes fluorados, que son más útiles en componentes electrónicos como los semiconductores, pero que normalmente deben someterse a un proceso de dopaje separado.
En la industria, los diamantes pequeños se usan desde hace tiempo en herramientas de corte y como aislantes eléctricos. La versión fluorada que aquí se presenta ofrece una vía para modificar estas estructuras. Además, existe una gran demanda de grafeno, mientras que la familia fluorada se produce aquí por primera vez a granel. Las estructuras de cáscara concéntrica se han utilizado como aditivos para lubricantes, y este método flash podría proporcionar una ruta barata y rápida para estas formaciones.
James Tour, investigador principal del estudio.
El equipo dice que los próximos pasos son experimentar con el uso de otros aditivos como el boro, el fósforo y el nitrógeno.
Más información: pubs.acs.org
Vía news.rice.edu
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