北卡羅來納州立大學的科學家們發(fā)現(xiàn)了固態(tài)碳單質(zhì)的一種新形態(tài)，并將其命名為“Q-carbon”，它的形態(tài)結構顯著區(qū)別于我們熟知的石墨和鉆石。同時，他們還研發(fā)出一項技術，可在常溫常壓下利用Q-carbon來制備近似鉆石結構的物質(zhì)。
　　物相（phase）是同種物質(zhì)的不同表現(xiàn)形態(tài)。石墨是碳單質(zhì)的一種固態(tài)相，鉆石則是另一種。
　　“我們創(chuàng)造出了固態(tài)碳的第三種形態(tài)，”杰伊·納拉揚（Jay Narayan）表示，他是北卡羅來納州立大學的特聘講座教授，同時也是這項研究的三篇相關論文的第一作者。“自然界中，只有在某些行星的核部才有可能發(fā)現(xiàn)它的蹤影。”

　　神奇的Q-carbon
　　Q-carbon有些獨特的性質(zhì)。比方說，它具有鐵磁性——這是其他固態(tài)形式的碳單質(zhì)所沒有的。除此之外，Q-carbon的硬度比鉆石還大，且哪怕暴露在較低的能量下，它也會閃閃發(fā)光。
　　“Q-carbon的高硬度和較低的功函數(shù)（這意味著更易于釋放電子）使其在新型電子顯示技術的開發(fā)中大有潛力。”納拉揚說道。
　　但Q-carbon也能用于制備各種單晶鉆石類物質(zhì)。為了充分理解這點，我們需要先了解Q-carbon的制備工藝。

　　用Q-carbon制造鉆石
　　科學們家從藍寶石、玻璃或者塑料聚合物等基底材料著手，在其表面涂上一層無定形碳——即沒有規(guī)則晶體結構的碳單質(zhì)，然后采用單激光脈沖掃描這層無定型碳約200納秒。在掃描過程中，碳溫度會升至4000K（約3727℃），然后迅速冷卻。該操作過程均在恒定壓力（大氣壓）下進行。
　　最終我們會得到薄薄的一層Q-carbon，研究人員也能控制工藝過程，得到介于20nm到500nm之間任意厚度的碳層。
　　研究人員還可通過選擇不同的基底材料以及改變激光脈沖的寬度來控制冷卻的速度，從而在Q-carbon內(nèi)部產(chǎn)生鉆石結構。
　　“我們可以制備出鉆石納米針、微米針、納米點或者是大面積的鉆石薄膜，應用于藥物輸送、工業(yè)處理或用以制造高溫開關和電力電子設備，”納拉揚說道，“這些鉆石材料都具有單晶結構，其強度高于多晶材料。而且，整個工藝可在常溫常壓下完成，只需要使用一束激光眼科手術那樣的激光。因此，我們不僅可以研究其新的應用范圍，而且這個過程的工藝成本也很低廉。”
　　如果研究人員希望更多的Q-carbon能轉(zhuǎn)化為鉆石，他們只需要重復激光掃描和冷卻過程就可以了。
　　如果Q-carbon比鉆石還堅硬，為什么還要制備鉆石納米點而不直接制備Q-carbon納米點呢？因為我們對于這種新材料的認識太有限了。
　　“我們能制備Q-carbon薄膜，也在不斷研究它的性質(zhì)，但仍處于學習如何掌控它的初級階段，”納拉揚說道，“我們對鉆石已經(jīng)非常了解，所以才能制備鉆石納米點。但我們還不知道如何制備Q-carbon納米點和微米針，這也是我們研究的重點。”
　　北卡羅來納州立大學已為Q-carbon與鉆石制備技術申請了兩項臨時專利。