Valkoista grafeenia ja timantteja

Oak Ridge National Laboratoryn (ORNL) tutkijat ovat tuottaneet lähes täydellisen yksikerroksisen "valkoisen grafeenin".

Materiaali, jota teknisesti kutsutaan kuusikulmaiseksi boorinitridiksi, on kemiallisesti inertti ja atomisesti sileä. Sillä on myös suuri mekaaninen lujuus ja lämmönjohtavuus.

Grafeenista poiketen sillä on parempi läpinäkyvyys ja se on eriste eikä johde, joten se voisi olla kätevä alusta elektroniikalle. Esimerkiksi akut, kondensaattorit, aurinkokennot, videonäytöt ja polttokennot voisivat olla ohuita kuin paperi," toteaa ORNL:n tohtoritutkija Yijing Stehle.

Stehle ja kollegat ovat tehneet laadukkaita kerroksia boorinitridiä tavalla, jonka he uskovat voivan olla kustannustehokkaasti laajennettavissa suuriin tuotantomääriin.

Erikoista on, että esimerkiksi grafeenilla on valkoisen grafeenin alustalla useita tuhansia kertoja suurempi elektronien liikkuvuus kuin jos se olisi jollain muulla alustalla. Tämä voi mahdollistaa nykyistä nopeamman tiedonsiirron.

Äskettäinen Rice yliopistossa tehty teoreettinen tutkimus esitti kuinka kolmiulotteista boorinitridiä voisi käyttää viritettävänä materiaalina ohjailemaan lämpövirtauksia sekä pysty- että vaakasuunnassa erittäin pienissä elektroniikkarakenteissa.

North Carolina State Universityn tutkijat ovat puolestaan löytäneet uuden hiilimuodon. He nimesivät sen Q-hiileksi.

"Olemme nyt luoneet kolmannen kiinteän hiilen faasin", toteaa professori Jay Narayan yliopistonsa tiedotteessa. "Ainoa paikka, jossa sitä voi löytyä luonnollisena on ehkä joidenkin planeettojen ytimissä."

Q-hiilellä on epätavallisia ominaisuuksia. Ensinnäkin, se on hiilimuodoille poikkeuksellisesti ferromagneettinen. Lisäksi se on kovempaa kuin timantti, ja se hehkuu helposti.

"Q-hiilen vahvuus ja sen halukkuus vapauttaa elektroneja tekevät siitä erittäin lupaavan kehitettäessä uusia sähköisten näyttöjen teknologioita" Narayan toteaa.

Uutta hiiltä voidaan käyttää myös luomaan erilaisia yksikiteisiä rakenteita mikä tekee niistä vahvempia kuin monikiteisistä materiaalista tehdyt. Q-hiilen avulla tutkijat ovat tehneet timanttimaisia rakenteita huoneen lämpötilassa ja ilmakehän paineessa.

Tutkijat tuottivat Q-hiiltä amorfisesta hiilestä laserpulsseilla, joiden aikana hiilen lämpötila nousee noin 3700 Celsius-asteeseen ja sitten materiaali jäähdytettiin nopeasti. Näin syntyi 20 - 500 nanometrin paksuisia Q-hiilen kalvoja.