นักวิจัยพบหนทางในการสร้างคาร์บอนรูปแบบใหม่ที่ไม่อาจพบได้ตามธรรมชาติยกเว้นในระดับลึกถึงแกนกลางดาวเคราะห์

คาร์บอนรูปแบบใหม่นี้ ถูกตั้งชื่อว่า คิวคาร์บอน Q Carbon มีลักษณะเฉพาะตัวที่ไม่เหมือนใคร เนื่องจากเป็นคาร์บอนที่มีอำนาจทางแม่เหล็ก มีความแข็งยิ่งกว่าเพชร และยังสามารถเรืองแสงได้เมื่อได้รับพลังงานเพียงน้อยนิด นอกจากสมบัติดังกล่าวแล้ว คิวคาร์บอนยังมีค่า work function ที่ต่ำ (อิเล็กตรอนสามารถหลุดออกจากธาตุชนิดนี้ได้ง่าย) จึงเหมาะที่จะนำมาพัฒนาเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นอย่างมาก

ศาสตราจารย์ Jagdish Narayan จากมหาวิทยาลัย North Carolina State หัวหน้าทีมวิจัยผู้กล่าวถึงคาร์บอนมหัศจรรย์นี้ว่า มันมีลักษณะที่แตกต่างจากแกรไฟต์ หรือเพชร เพราะไม่สามารถหาได้ในธรรมชาติ โดยสถานที่เดียวที่มีความเป็นไปได้ที่จะพบธาตุนี้คือที่แกนกลางของดาวเคราะห์เท่านั้น

ทีมงานซึ่งนำโดยศาสตราจารย์ Narayan และนักศึกษาปริญญาเอก Anagh Bhaumik ได้ทำการพัฒนาเทคนิคใหม่ที่จะนำคิวคาร์บอนนี้มาผลิตโครงสร้างของเพชรขี้นที่อุณหภูมิห้องและในความดันบรรยากาศปกติ (การเปลี่ยนแกรไฟต์เป็นเพชรต้องใช้อุณหภูมิสูงถึง 2,760 องศาเซลเซียส และความดันสูงประมาณ 100,000 บรรยากาศ) โดยในการสังเคราะห์คิวคาร์บอน จะเริ่มต้นจากการนำแก้วหรือแซฟไฟร์ทีแคลือบด้วยคาร์บอนที่มีลักษณะเหมือนแกรไฟต์หรือเพชร มายิงด้วย Krypton fluoride laser (KrF laser) เป็นเวลา 200 นาโนวินาที ซึ่งทำให้อุณหภูมิของคาร์บอนสูงขึ้นถึง 3,727 องศาเซลเซียส จากนั้นจะทำให้เย็นตัวลงอย่างฉับพลัน โดยในกระบวนการดังกล่าวจะทำขึ้นที่ความดันบรรยากาศปกติ ซึ่งสิ่งที่ได้ออกมา คือแผ่นฟิล์มของคิวคาร์บอน ที่มีความหนาเพียง 20 – 50 นาโนเมตร และจากการเปลี่ยนสารตั้งต้นรวมทั้งระยะเวลาที่ใช้ในการฉายแสงเลเซอร์ที่แตกต่าง ทำให้ทีมงานสามารถที่จะสร้างโครงสร้างของเพชรขึ้นมาได้ในที่สุด ซึ่งคิวคาร์บอนนั้นมีรูปแบบโครงสร้างที่เป็นผลึกเดี่ยว (single-crystalline structure) ทำให้มีความเข็งแรงมากกว่าเพชร ที่มีโครงสร้างแบบพหุผลึก (polycrystalline structure) นั่นเอง

นอกจากนั้น ด้วยเทคนิตนี้ เรายังสามารถสร้างเข็มเพชรมีมีขนาดระดับไมโคร ระดับนาโน, นาโนด็อท หรือแม้กระทั่งฟิล์มเพชรขนาดใหญ่ขึ้นมาได้ และในระดับอุตสาหกรรมเราสามารถผลิตสวิตซ์ที่ทำงานได้ในอุณหภูมิสูงรวมทั้งอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย

อ้างอิง

http://www.sci-news.com/physics/q-carbon-new-allotrope-carbon-03476.html

http://www.patchra.net/minerals/gems/diamond06.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Krypton_fluoride_laser