GRAFITE em DIAMANTE: químicos da Stanford University conseguiram rota alternativa para esta transição de fase do Carbono. 
Autor: albuquerque | Publicado: 2014-04-23T17:39:00-07:00



Ciência com Bling: Turning grafite em diamante





Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas SLAC descobriu uma potencial nova rota para produzir&nbsp;filmes finos de diamante para uma variedade de aplicações industriais, de ferramentas de corte para dispositivos eletrônicos para sensores eletroquímicos.



Os cientistas adicionaram algumas camadas de grafeno - um átomo de espessura folhas de grafite - a um suporte de metal e exposta a camada superior de hidrogênio.&nbsp;Para sua surpresa, a reação na superfície desencadeou um efeito dominó que alterou a estrutura de todas as camadas de grafeno de grafite semelhante ao diamante-like.

"Nós fornecemos a primeira evidência experimental de que a hidrogenação pode induzir essa transição no grafeno", diz Sarp Kaya, pesquisador do Centro Suncat para Interface Ciência e Catálise e autor correspondentedo estudo recente&nbsp;.

&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; De lápis de grafite para Diamante

Grafite e diamante são duas formas do mesmo elemento químico, o carbono.&nbsp;No entanto, suas propriedades não poderia ser mais diferente.&nbsp;No grafite, os átomos de carbono estão dispostos em folhas planas que podem facilmente deslizam uns contra os outros.&nbsp;Esta estrutura faz com que o material muito macia e que pode ser utilizado em produtos como os lápis de grafite.

No diamante, por outro lado, os átomos de carbono estão fortemente ligados em todas as direcções;&nbsp;assim diamante é extremamente difícil.&nbsp;Além de resistência mecânica, suas propriedades elétricas, ópticas e químicas extraordinárias contribuir para um grande valor do diamante para aplicações industriais.

Os cientistas querem entender e controlar a transição estrutural entre as diferentes formas de carbono, a fim de transformar seletivamente uma em outra.&nbsp;Uma maneira de transformar grafite em diamante é através da aplicação de pressão.&nbsp;No entanto, uma vez que a grafite é a forma mais estável de carbono, em condições normais, são necessários aproximadamente 150.000 vezes a pressão atmosférica à superfície da Terra, a fazê-lo.

Agora, uma forma alternativa que funciona em nanoescala está ao alcance.&nbsp;"Nosso estudo mostra que a hidrogenação de grafeno poderia ser uma nova rota para sintetizar filmes de diamante-como ultrafinos sem pressão", diz Kaya.




Domino Effect






Para seus experimentos, os pesquisadores carregaram um suporte de platina com até quatro folhas de grafeno e adicionado hidrogênio para a camada superior.&nbsp;Com a ajuda de raios-X intensos de Stanford Synchrotron Radiation Lightsource da SLAC (SSRL, Largura de linha 13-2) e cálculos teóricos adicionais realizados por Suncat pesquisador Frank Abild-Pedersen, a equipe, então, determinado como o hidrogênio impactado a estrutura em camadas.


Eles descobriram que a ligação de hidrogénio iniciado um efeito dominó, com alterações estruturais de propagação da superfície da amostra por meio de todas as camadas de carbono por baixo, virando-se a estrutura de grafite do tipo inicial de folhas planas de carbono em um arranjo de átomos de carbono que se assemelha a diamante.

A descoberta foi inesperada.&nbsp;O objetivo original do experimento era ver se a adição de hidrogênio pode alterar as propriedades do grafeno de uma forma que iria torná-lo utilizável em transistores, o bloco de construção fundamental de dispositivos eletrônicos.&nbsp;Em vez disso, os cientistas descobriram que a ligação de hidrogénio resultou na formação de ligações químicas entre grafeno e o substrato de platina.Acontece que esses títulos são cruciais para o efeito dominó.&nbsp;"Para que este processo seja estável, o substrato de platina tem de ligar-se à camada de carbono mais próximo para ele," Kaya explica.&nbsp;"A capacidade da Platinum para formar esses laços determina a estabilidade geral do filme semelhante ao diamante."

Pesquisas futuras irão explorar todo o potencial de grafeno hidrogenada poucas camadas para aplicações nas ciências materiais.&nbsp;Será particularmente interessante para determinar se os filmes de diamante do tipo podem ser cultivadas em outros substratos metálicos, utilizando grafeno de várias espessuras.

A equipa de investigação incluiu cientistas da&nbsp;Universidade de Stanford&nbsp;, o Instituto de Stanford para Materiais e Energia Sciences (SIMES), Suncat e SSRL.

Citação:&nbsp;. Srivats Rajasekaran et al, Phys.&nbsp;Rev. Lett.&nbsp;111, 20 de agosto de 2013 (10.1103/PhysRevLett.111.085503)
&nbsp;Veja:&nbsp;https://www6.slac.stanford.edu/news/2014-03-27-science-bling-turning-graphite-diamond.aspx