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　　北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的科學(xué)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(jié)構(gòu)顯著區(qū)別于我們熟知的石墨和鉆石。同時(shí)，他們還研發(fā)出一項(xiàng)技術(shù)，可在常溫常壓下利用Q-carbon來(lái)制備近似鉆石結(jié)構(gòu)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(yáng)（Jay Narayan）表示，他是北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的特聘講座教授，同時(shí)也是這項(xiàng)研究的三篇相關(guān)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(dú)特的性質(zhì)。比方說(shuō)，它具有鐵磁性——這是其他固態(tài)形式的碳單質(zhì)所沒(méi)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(huì)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(shù)的開(kāi)發(fā)中大有潛力。”納拉揚(yáng)說(shuō)道。
　　但Q-carbon也能用于制備各種單晶鉆石類(lèi)物質(zhì)。為了充分理解這點(diǎn)，我們需要先了解Q-carbon的制備工藝。

　　用Q-carbon制造鉆石
　　科學(xué)們家從藍(lán)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(wú)定形碳——即沒(méi)有規(guī)則晶體結(jié)構(gòu)的碳單質(zhì)，然后采用單激光脈沖掃描這層無(wú)定型碳約200納秒。在掃描過(guò)程中，碳溫度會(huì)升至4000K（約3727℃），然后迅速冷卻。該操作過(guò)程均在恒定壓力（大氣壓）下進(jìn)行。
　　最終我們會(huì)得到薄薄的一層Q-carbon，研究人員也能控制工藝過(guò)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(guò)選擇不同的基底材料以及改變激光脈沖的寬度來(lái)控制冷卻的速度，從而在Q-carbon內(nèi)部產(chǎn)生鉆石結(jié)構(gòu)。
　　“我們可以制備出鉆石納米針、微米針、納米點(diǎn)或者是大面積的鉆石薄膜，應(yīng)用于藥物輸送、工業(yè)處理或用以制造高溫開(kāi)關(guān)和電力電子設(shè)備，”納拉揚(yáng)說(shuō)道，“這些鉆石材料都具有單晶結(jié)構(gòu)，其強(qiáng)度高于多晶材料。而且，整個(gè)工藝可在常溫常壓下完成，只需要使用一束激光眼科手術(shù)那樣的激光。因此，我們不僅可以研究其新的應(yīng)用范圍，而且這個(gè)過(guò)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(fù)激光掃描和冷卻過(guò)程就可以了。
　　如果Q-carbon比鉆石還堅(jiān)硬，為什么還要制備鉆石納米點(diǎn)而不直接制備Q-carbon納米點(diǎn)呢？因?yàn)槲覀儗?duì)于這種新材料的認(rèn)識(shí)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(xué)習(xí)如何掌控它的初級(jí)階段，”納拉揚(yáng)說(shuō)道，“我們對(duì)鉆石已經(jīng)非常了解，所以才能制備鉆石納米點(diǎn)。但我們還不知道如何制備Q-carbon納米點(diǎn)和微米針，這也是我們研究的重點(diǎn)。”
　　北卡羅來(lái)納州立大學(xué)已為Q-carbon與鉆石制備技術(shù)申請(qǐng)了兩項(xiàng)臨時(shí)專(zhuān)利。