Une équipe internationale de chercheurs, dirigé par le professeur distingué Rodney S. Ruoff (Département de chimie) du Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS) de l'UNIST, a synthétisé un film composé de nanofibres de carbone de type diamant densément tassées. Comme décrit dans un article récent publié dans la revue ACS Nano , les chercheurs ont noté que le nouveau matériau de carbone a une forte concentration de carbones liés de manière tétravalente (les nanofibres de type diamant ont de nombreux atomes de carbone avec quatre autres atomes qui leur sont liés ; ceci est également appelé « carbone à liaison sp3 »).

"Les films de nanofibres de carbone de type diamant ont été synthétisés en chauffant des nanoparticules de cuivre de quelques nanomètres de diamètre sur un substrat, dans les gaz acétylène et hydrogène, " dit Kee Han Lee. " Les fibres synthétisées étaient très denses et formaient un film. Ces nanofibres densément emballées pourraient également être séparées en une forme de poudre qui pourrait potentiellement élargir leurs applications. »

Dans cette étude, l'équipe a pu identifier des paramètres influençant la densité de tassement des nanofibres, à savoir la concentration en hydrogène gazeux et la taille du catalyseur de nanoparticules de cuivre. La densité de tassement pourrait être considérablement augmentée en ajustant ces paramètres, ce qui a conduit à la formation d'un film déformé.

Diverses techniques telles que la spectroscopie photoélectronique aux rayons X, résonance magnétique nucléaire à l'état solide, analyse élémentaire, et la composition élémentaire de la spectroscopie Raman et la structure de liaison chimique dans ces nanofibres de type diamant, et il a été constaté que les atomes de carbone liés à sp3 (rapport d'atomes de carbone sp3:sp2 d'environ 2) prédominent (les atomes de carbone liés à sp2 sont liés à trois autres atomes plutôt qu'à quatre - comme dans le graphène et le graphite - tandis que dans le diamant, tous les atomes C sont "liés sp3"). La teneur en hydrogène dans les nanofibres d'environ 25 à 50 % atomique a été déterminée à l'aide de la spectroscopie Raman et de l'analyse élémentaire.

"Avec sa haute teneur en carbone sp3, ce matériau est différent des autres nanofibres de carbone développées en phase vapeur, y compris les nanotubes, qui sont principalement composés de couches de graphène empilées, et des nanobobines de carbone qui ont un rapport carbone sp3:sp2 d'environ 0,25, " explique Sun Hwa Lee.

La résistivité électrique (1,2 ± 0,1 × 10 ⁶ Ω cm - il est électriquement isolant), densité (2,5 ± 0,2 g cm ^-3 ; la densité du diamant est de 3,5 g cm ^-3 ), superficie (28 ± 0,7 m2 g ^-1 ), inertie chimique, et mouillabilité vis-à-vis de divers liquides, étaient déterminés. Ces propriétés étaient similaires ou "meilleures" que la plupart des films de carbone de type diamant rapportés, mais les propriétés mécaniques de ce film de nanofibres de carbone de type diamant se sont avérées totalement différentes de celles conventionnelles, continu, films de carbone de type diamant, car il est composé de nanofibres.

"Nous avons découvert une nouvelle forme de carbone, et l'on pourrait s'attendre à ce que notre travail inspire d'autres à maintenant étudier plus loin dans cette voie de recherche, " a déclaré le distingué professeur Ruoff. " Nous faisons de la science fondamentale des nouveaux matériaux carbonés, entre autres, et nous sommes intéressés par la réalisation à terme de fibres de diamant pur, ainsi que d'autres études sur ce type de nanofibre de carbone semblable au diamant."