Carbono com a diamant
L'expressió carbono com a diamant (DLC, sigles del terme anglés diamond-like carbon) denota sèt formes diferents[1] de materials de carbono amorfo, que mostren algunes de les propietats típiques del diamant. S'apliquen generalment com a recobriment a atres materials que poden beneficiar-se d'algunes d'estes propietats. Els sèt contenen cantitats significatives d'àtoms de carbono hibridados en la forma sp3. La raó per la que hi ha diferents tipos és que inclús en el diamant es poden trobar dos politipos cristalines. L'habitual té els seus àtoms de carbono disposts en una ret cúbica, mentres que la molt infreqüent forma alótropa, la lonsdaleíta, posseïx una estructura hexagonal. Per mig de la mescla de diverses maneres d'estos politipos a nivell de nanoescala de l'estructura, els recobriment de DLC es pot fer que al mateix temps siguen amorfos, flexibles i, no obstant, en la durea d'un "diamant" pur en orbitales sp3. El més dur, més fort, i de menor roçament és una mescla d'este tipo, coneguda com a carbono amorfo tetraèdric, o ta-C.[2]
El DLC existix en sèt formes diferents.[3] Les sèt contenen cantitats significatives d'àtoms de carbono en enllaços hibridados sp3. La raó de que existixquen diferents tipos és que inclús el diamant pot trobar-se en dos politipos cristalins. El més comú s'ordena segons una retícula cúbica, mentres que la lonsdaleíta, un material menys comú, presenta una retícula hexagonal. En mesclar estos politipos a nanoescala, es poden crear recobriment de DLC que, al mateix temps, són amorfos, flexibles i, no obstant, diamants purs en enllaços sp3. El més dur, resistent i de menor roçament és el carbono amorfo tetraèdric (ta-C).[2] El ta-C pot considerar-se la forma pura del DLC, ya que consistix casi en la seua totalitat en àtoms de carbono en enllaços sp3. Atres materials, en particular el carbono hidrogenado i el carbono grafítico sp2, estan presents en les atres 6 formes, generalment com a resultat del procés de producció específic. Les diverses formes també poden dopar-se en elements com el silici per a conferir-los atres propietats desijables.[4][5]
Les diverses formes de DLC es poden aplicar a casi qualsevol material que siga compatible en un entorn de buit.
Història
En 2006, el mercat dels recobriment de DLC tercerizados es va estimar en al voltant de 30 millons d'euros en l'Unió Europea.
En octubre de 2011, investigadors de l'Universitat de Stanford varen anunciar l'obtenció d'un diamant amorfo superduro en condicions d'ultra alta pressió. Este diamant carix de l'estructura cristalina del diamant, pero posseïx la llaugerea característica del carbono.[6]
En 2021, investigadors chinencs varen anunciar haver sintetisat el AM-III, una forma superdura de fullereno basada en carbono amorfo. També és un semiconductor en un ranc de banda prohibida d'1,5 a 2,2 eV. El material va demostrar una durea de 113 GPa en una prova de durea Vickers front a diamants a un ranc d'entre 70 i 100 GPa. Era lo suficientment dur com para rayar la superfície d'un diamant.[7]
Distinció entre diamant natural i sintètic
Els diamants d'orige natural es troba casi sempre en forma cristalina en una orientació cúbica pura d'àtoms de carbono units per enllaços sp3. A voltes existixen defectes en la ret o inclusions d'àtoms d'atres elements que donen color a la pedra, pero la disposició de la ret dels carbono seguix sent cúbica i l'enllaç és purament sp3. l'energia interna del politipo cúbic és llaugerament inferior a la de la forma hexagonal, i les taxes de creiximent a partir de material fos tant en els diamants naturals com en els métodos de producció massiva de diamants sintètics són lo suficientment llentes com per a que l'estructura de la ret tinga temps de créixer en la forma d'energia més baixa (cúbica) que és possible per a l'enllaç sp3 dels àtoms de carbono. En contrast, el DLC es produïx típicament per mig de processos en els que els carbono precursors d'alta energia (per eixemple, en plasmes, en deposición per mig d'arc catódico filtrat, en deposición per pulverisació catódica o en la deposición per fes de ions) es gelen o templen ràpidament en superfícies relativament fredes. En eixos casos, les rets cúbiques i hexagonals poden mesclar-se aleatoriament, capa per capa atòmica, perque no hi ha temps disponible per a que una de les geometria cristalines creixca a costa de l'atra ans que els àtoms queden "congelats" en el seu lloc en el material. Els recobriment de DLC amorfo poden donar com a resultat materials que no tenen orde cristalí de llarc alcanç, evitant-se plans de fractura fràgil, per lo que dits recobriment són flexibles i s'adapten a la forma subjacent que s'està recobrint, al mateix temps que són tan durs com el diamant. De fet, esta propietat s'ha aprofitat per a estudiar el desgast àtom per àtom a nanoescala en DLC.[8]
Referències
- ↑ Name Index of Carbon Coatings
- ↑ 2,0 2,1 Lijie Tan, Hongwei Sheng, Hongbo Lou, Benyuan Cheng. “High-Pressure Tetrahedral Amorphous Carbon Synthesized by Compressing Glassy Carbon at Room Temperature”. J. Phys. Chem. C 124 (9): 5489–5494. doi:.
- ↑ «Name Index of Carbon Coatings». Archivat des d'el original, el 20 de giner de 2007.
- ↑ Kržan, B.. “Tribological behavior of tungsten-doped DLC coating under oil lubrication”. Tribology International 42 (2): 229–235. doi:.
- ↑ Evtukh, A.A. (2001). «Silicon doped diamond-like carbon films as a coating for improvement of electron field emission», IVMC 2001. Proceedings of the 14th International Vacuum Microelectronics Conference (Cat. No.01TH8586), p. 295. doi:10.1109/IVMC.2001.939770. ISBN 978-0-7803-7197-2.
- ↑ Yu Lin, Li Zhang, Ho-kwang Mao, Paul Chow, Yuming Xiao, Maria Baldini, Jinfu Shu, and Wendy L. Mao. Amorphous diamond: A high-pressure superhard carbon allotrope. Physical Review Letters, 2011
- ↑ Tens que especificar urlarchiu = i fechaarchiu = al usar {{cita web}}.Lavars, Nick. «World's strongest glass ca scratch the surface of a diamond» (en en-us). Archivat des d'el original, el 10 d'agost de 2021. Consultat el 10 d'agost de 2021.
- ↑ «Achieving ultralow nanoscale wear of one atom per micrometer».
- Este artícul conté una traducció derivada de «Carbono como diamante» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.