Новый метод очищения наноалмазов: победа ученых с помощью соли

Исследователи из Института металлургии и материаловедения имени Байкова РАН, в сотрудничестве с коллегами из Физического института имени Лебедева РАН, разработали инновационный подход к очистке наноалмазов. Вместо традиционных агрессивных кислот они применили поваренную соль NaCl, результаты были опубликованы в журнале Diamond and Related Materials.

Обычно после синтеза наноалмазы покрыты графитом и рядом посторонних примесей. Удаление этого слоя является критически важным, но применение традиционных химических методов может повредить алмазное ядро или изменить его поверхность.

Российская команда предложила метод неокислительной очистки наноалмазов, основываясь на NaCl. Сначала частицы смешивают с раствором соли, затем лиофильно сушат. После этого полученный материал нагревают до 500 C, и ионы натрия и хлора проникают в графитовую оболочку.

После остывания соль растворяют в воде, и вместе с ней удаляется графитовая оболочка, превращая мелкие сажи в крупные чешуйки размером от 250 до 500 мкм.

Отсутствие разрушения углерода

Ключевым открытием стало отсутствие значительного окислительного разрушения оболочки. Термогравиметрический анализ практически не показал выделения CO2 при нагревании, а другие методы, такие как рамановская спектроскопия и электронная микроскопия, подтвердили сохранение кристаллической структуры и целостности алмазов.

В результате обработка привела к получению белого порошка с выходом алмазной фазы около 72% от начальной массы. Инфракрасная спектроскопия не выявила формирование карбонильных или эфирных групп, что свидетельствует о бережном подходе к очистке.

Почему важна чистота наноалмазов

Чистота поверхности наноалмазов выходит за рамки эстетики она критически важна для применения в квантовых технологиях, сенсорах и биомедицине. Например, наноалмазы с азотно-вакансионными центрами могут использоваться в качестве сверхчувствительных квантовых магнитометров.

Метод NOSAP, основанный на использовании доступной соли и простой процедуре, открывает новые горизонты для масштабирования технологий. Это также позволяет сохранять качество поверхности наноалмазов, что делает их более полезными для различных высокотехнологичных областей.