Een internationaal team van onderzoekers, onder leiding van Distinguished Professor Rodney S. Ruoff (Department of Chemistry) van het Center for Multidimensional Carbon Materials (CMCM), binnen het Institute for Basic Science (IBS) van UNIST, heeft een film gesynthetiseerd die is samengesteld uit dicht opeengepakte diamantachtige koolstofnanovezels. Zoals beschreven in een recent artikel gepubliceerd in het tijdschrift ACS Nano , de onderzoekers merkten op dat het nieuwe koolstofmateriaal een hoge concentratie van tetravalent gebonden koolstoffen heeft (de diamantachtige nanovezels hebben veel C-atomen met vier andere atomen eraan gebonden; dit wordt ook wel "sp3-gebonden koolstof" genoemd).

"De diamantachtige koolstof-nanovezelfilms werden gesynthetiseerd door koperen nanodeeltjes met een diameter van enkele nanometers op een substraat te verwarmen, in acetyleen- en waterstofgassen, " zegt Kee Han Lee. "De gesynthetiseerde vezels waren zeer dicht en vormden een film. Deze dicht opeengepakte nanovezels kunnen ook worden gescheiden in een poedervorm die hun toepassingen mogelijk zou kunnen verbreden."

In dit onderzoek, het team was in staat parameters te identificeren die de pakkingsdichtheid van de nanovezels beïnvloeden, namelijk de waterstofgasconcentratie en de grootte van de kopernanodeeltjeskatalysator. De pakkingsdichtheid kan aanzienlijk worden verhoogd door deze parameters aan te passen, wat leidde tot de vorming van een geknikte film.

Verschillende technieken zoals röntgenfoto-elektronenspectroscopie, vaste-stof kernmagnetische resonantie, elementaire analyse, en Raman-spectroscopie elementaire samenstelling en chemische bindingsstructuur in deze diamantachtige nanovezels, en er werd gevonden dat sp3-gebonden koolstofatomen (sp3:sp2 koolstofatoomverhouding van ongeveer 2) overheersen (sp2-gebonden C-atomen zijn gehecht aan drie andere atomen in plaats van vier - zoals in grafeen en grafiet - terwijl in diamant, alle C-atomen zijn "sp3-gebonden"). Het waterstofgehalte in de nanovezels van ongeveer 25-50 atoom% werd bepaald met behulp van Raman-spectroscopie en elementanalyse.

"Met zijn hoge sp3-koolstofgehalte, dit materiaal is anders dan andere in damp gekweekte koolstofnanovezels, waaronder nanobuisjes, die meestal zijn samengesteld uit gestapelde grafeenlagen, en koolstof nanocoils met een sp3:sp2 koolstofverhouding van ongeveer 0,25, " legt Sun Hwa Lee uit.

De elektrische weerstand (1,2 ± 0,1 × 10 ⁶ Ω cm - het is elektrisch isolerend), dichtheid (2,5 ± 0,2 g cm ^-3 ; de dichtheid van diamant is 3,5 g cm ^-3 ), oppervlakte (28 ± 0,7 m2 g ^-1 ), chemische inertie, en bevochtigbaarheid naar verschillende vloeistoffen, waren vastbesloten. Deze eigenschappen waren vergelijkbaar of "beter" dan de meeste gerapporteerde diamantachtige koolstoffilms, maar de mechanische eigenschappen van deze diamantachtige koolstof-nanovezelfilm bleken totaal anders te zijn dan die van conventionele, continu, diamantachtige koolstoffilms, omdat het is samengesteld uit nanovezels.

"We hebben een nieuwe vorm van koolstof ontdekt, en je zou verwachten dat ons werk anderen inspireert om nu ook verder te studeren langs dit onderzoekspad, " zei Distinguished Professor Ruoff. "We doen onder andere basiswetenschap van nieuwe koolstofmaterialen, en we zijn geïnteresseerd in het uiteindelijk bereiken van pure diamantvezels, samen met verdere studies van dit type diamantachtige koolstof nanovezel."