Qカーボン

Qカーボンは、2015年にノースカロライナ州立大学の研究者チームによって発見された、新しい炭素の同素体です。その名前の「Q」は、英語の「quenching（焼入れ）」の頭文字に由来しており、その製法が急冷を伴うことを示唆しています。

製法

Qカーボンは、常温・常圧の環境下で、まず無定形炭素の薄膜を用意します。この薄膜に対し、パルスレーザーを照射し、瞬間的に4000K（約3700℃）まで加熱します。その後、急速に冷却することで、Qカーボンが形成されます。この急冷プロセスが、Qカーボン独特の特性を生み出す要因となっています。

特性

Qカーボンは、既存の炭素同素体とは異なる、いくつかのユニークな特徴を持っています。

硬度: Qカーボンは、ダイヤモンドよりも硬いという驚異的な特性を持っています。この硬さは、産業用途における利用価値を高める可能性があります。
磁性: Qカーボンは、他の炭素同素体には見られない強磁性を示します。キュリー温度は約500Kであり、飽和磁化は約20emu/gです。この磁性も、新たな応用分野を開拓する可能性を秘めています。
透明性: ダイヤモンドと同様に、Qカーボンは透明性が高いという特徴を持っています。この特性から、光電子工学分野での利用が期待されています。
製造コスト: 他の炭素同素体に比べて、比較的低コストで製造できるという利点があります。
結合構造: Qカーボンの結晶構造は、sp3結合とsp2結合が混在しており、その中でもsp3結合が大部分（75%～85%）を占めています。この結合構造が、Qカーボンの特異な性質に影響を与えていると考えられています。

応用

これらの特性から、Qカーボンは、以下のような分野での応用が期待されています。

切削工具: ダイヤモンドよりも硬いという特性から、切削工具の材料としての利用が期待されます。
磁気記録媒体: 強磁性を示すことから、磁気記録媒体への応用が考えられます。
光電子デバイス: 透明性が高いことから、光電子デバイスの材料としての利用が期待されます。
その他: 新しい物性を持つ材料として、さまざまな分野での研究開発が進められています。

研究の進展

Qカーボンの発見は、炭素材料の研究に新たな地平を開きました。現在も、Qカーボンの詳細な物性解明や、新たな応用分野の開拓に向けた研究が精力的に行われています。

出典

この情報に基づいた研究論文は以下の通りです。

Narayan, Jagdish; Bhaumik, Anagh (October 7, 2015). “Research Update: Direct conversion of amorphous carbon into diamond at ambient pressures and temperatures in air”. APL Materials 3 (100702). doi:10.1063/1.4932622.
* Narayan, Jagdish; Bhaumik, Anagh (December 7, 2015). “Novel phase of carbon, ferromagnetism, and conversion into diamond”. Journal of Applied Physics 118 (21). doi:10.1063/1.4936595.

これらの論文で、Qカーボンの製法、特性、応用に関するより詳細な情報が提供されています。

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