Diamanty z (uhlíkové) cibule

Vzájemné proměny různých forem uhlíku – tuhy (grafitu), diamantu a fullerenů (C60, C70, ... uhlíkové nanotrubičky) – stále více přitahují pozornost aplikovaného výzkumu. Zájem je například o diamantové vrstvy, které mohou po nanesení na různé součástky a nástroje mnohonásobně zvýšit jejich životnost.

Přeměnit grafit na diamant je těžká práce, vyžaduje to vysoké tlaky (více než 10 GPa – 100 000krát více než atmosférický tlak) a teploty (1600 K, tj. kolem 1300 °C), dobrý výtěžek je navíc zajištěn jen při použití katalyzátorů. Vysokým tlakem (20 GPa) se dají „rozmačkat“ na tvrdý diamant i kulovité molekuly fullerenů (připomíná to přeměnu načechraného sněhu na tvrdý led pod tlakem bot chodců a kol vozidel – však to znáte z vlastních experimentů všedního dne), a to při pokojové teplotě. S novým postupem nedávno přišli vědci z Institutu Maxe Plancka ve Stuttgartu (Applied Physics Letters 71, 1948–1950, 1997). Nejprve připravili uhlíkovou cibuli (do sebe vnořené „šlupky“ různě velkých fullerenů) z grafitových sazí ozařováním proudem iontů a dalším ozařováním ji pak přeměnili na drobné krystalky diamantu. Vysvětlení je takovéto: Těžké ionty (použit byl neon) urychlené elektrickým polem vyrážejí atomy uhlíku z „cibule“ a v místech, kde je největší zakřivení (a tedy i největší napětí), ve vnitřních vrstvách „cibule“, pak dochází vlivem lokálního tlaku ke vzniku diamantových zárodků. Pak už pokračuje růst samovolně. Výsledné nanokrystalky diamantu jsou velmi čisté, neboť není přidáván žádný katalyzátor. Předpokládá se, že při použití silnějšího zdroje proudu iontů se takto podaří vyrábět makroskopická množství diamantového prášku.