Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự graphit hóa và chuẩn bị kim cương trong vật liệu carbon vô định hình ở áp suất và nhiệt độ cao
Tóm tắt
Các biến đổi cấu trúc của một vật liệu carbon vô định hình dạng carbynoid sau quá trình xử lý ở nhiệt độ cao, áp suất cao với các tốc độ gia nhiệt đồng áp khác nhau đã được nghiên cứu bằng kính hiển vi điện tử quét và phân tích Raman. Sử dụng dữ liệu tại 6 GPa làm ví dụ, chúng tôi chứng minh rằng gia nhiệt chậm dẫn đến sự graphit hóa dần của vật liệu ở nhiệt độ trên 600°C, hoàn toàn nhất quán với các phép đo trước đó, trong đó sự graphit hóa đã được quan sát lên tới 8 GPa. Đồng thời, việc tăng tốc độ gia nhiệt lên 50°C/s ở áp suất đủ cao (8 GPa) dẫn đến những thay đổi đáng kể trong bản chất của các biến đổi. Trong khi gia nhiệt đến các nhiệt độ từ 1100 đến 1200°C cũng dẫn đến sự hình thành các pha giống như graphite, việc gia nhiệt nhanh đến 1300°C đảm bảo sự hình thành một lượng đáng kể kim cương trong điều kiện không có chất xúc tác.
Từ khóa
#carbon vô định hình #graphit hóa #kim cương #áp suất cao #nhiệt độ cao #vi điện tử #phân tích RamanTài liệu tham khảo
Robertson, J., Amorphous carbon, Adv. Phys., 1986, vol. 35, no. 4, pp. 317–374.
Sundqvist, B., Fullerenes under high pressures, Adv. Phys., 1999, vol. 48, no. 1, pp. 1–134.
Baughman, R.H., Erkhard, H., and Kertesz, M., Structure–property predictions for new planar forms of carbon: layered phases containing sp 2 and sp atoms, J. Chem. Phys., 1987, vol. 87, pp. 6687–6699.
Diederich, F., Carbon scaffolding: building acetylenic all-carbon and carbon-rich compounds, Nature, 1994, vol. 369, pp. 199–207.
Benedek, G., Colombo, L., Gaito, S., Galvani, E., and Serra, S., Prediction of new sp 2 and sp 2/sp 3 hollow carbon crystals, J. Chem. Phys., 1997, vol. 106, pp. 2311–2316.
Quan Li, Yanming Ma, Artem, R., and Oganov, A.R., Superhard monoclinic polymorph of carbon, Phys. Rev. Lett., 2009, vol. 102, paper 175 506.
Heimann, R.B., Kleiman, J., and Salansky, N.M., Structural aspects and conformation of linear carbon polytypes (carbynes), Carbon, 1984, vol. 22, no. 2, pp. 147–155.
Kudryavtsev, Yu.P., Heimann, R.B., and Evsyukov, S.E., Carbynes: advances in the field of linear chain compounds, J. Mater. Sci., 1997, vol. 31, no. 21, pp. 5557–5571.
Carbynes and Carbynoid Structures, Heimann, R.B. et al., Eds., Dordrecht: Springer, 1999.
Ravagnan, L., Siviero, F., Lenardi, C., Piseri, P., Barborini, E., Milani, P., Casari, C.S., Bassi, A.Li, and Bottani, C.E., Cluster-beam deposition and in situ characterization of carbyne-rich carbon films, Phys. Rev. Lett., 2002, vol. 89, no. 28, paper 285 506.
Casari, C.S., Bassi, A.Li., Ravagnan, L., Siviero, F., Lenardi, C., Piseri, P., Bongiorno, G., Bottani, C.E., and Milani, P., Chemical and thermal stability of carbyne-like structures in cluster-assembled carbon films, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2004, vol. 69, paper 075 422.
Hayatsu, R., Scott, G., Studier, H., Lewis, R.S., and Anders, E., Carbynes in meteorites: detection, lowtemperature origin, and implications for interstellar molecules, Science, 1980, vol. 209, no. 4464, pp. 1515–1518.
Irvine, W.M., Ohishi, M., and Kaifu, N., Chemical abundances in cold, dark interstellar clouds, Icarus, 1991, vol. 91, no. 1, pp. 2–6.
Glosli, J.N. and Ree, F.H., Liquid–liquid phase transformation in carbon, Phys. Rev. Lett., 1982, no. 23, pp. 4659–4662.
Klimovskii, I.I., Phase diagram of carbon in the vicinity of the solid–liquid–vapor triple point, Issledovanie ugleroda–uspekhi i problemy (Investigation of Carbon: Advances and Challenges), Bubnov, Yu.N., Ed., Moscow: Nauka, 2007, pp. 75–93.
Varfolomeeva, T.D., Popova, S.V., Lyapin, A.G., Lyapin, S.G., Brazhkin, V.V., Kudryavtsev, Yu.P., and Evsyukov, S.E., High-pressure structural transformations of cumulenic amorphous carbyne, Pis’ma Zh. Eksp. Teor. Fiz., 1997, vol. 66, no. 4, pp. 237–242.
Lyapin, A.G., Brazhkin, V.V., Lyapin, S.G., Popova, S.V., Varfolomeeva, T.D., Voloshin, R.N., Pronin, A.A., Sluchanko, N.E., Gavrilyuk, A.G., and Trojan, I.A., Non-traditional carbon semiconductors prepared from fullerite C60 and carbyne under high pressure, Phys. Status Solidi B, 1999, no. 211, pp. 401–412.
Varfolomeeva, T.D., Popova, S.V., Lyapin, A.G., Brazhkin, V.V., and Sadykov, R.A., High-pressure structural transformations of carbyne, Inorg. Mater., 2005, vol. 41, no. 9, pp. 950–954.
Lyapin, A.G., Brazhkin, V.V., Popova, S.V., Varfolomeeva, T.D., Gavrilyuk, A.G., Kondrin, M.V., Lyapin, S.G., and Mukhamad’yarov, V.V., Phase diagrams of high-pressure transformations of quasi-chain and molecular amorphous forms of carbon, Issledovanie ugleroda–uspekhi i problemy (Investigation of Carbon: Advances and Challenges), Bubnov, Yu.N., Ed., Moscow: Nauka, 2007, pp. 135–153.
Demishev, C.V., Pronin, A.A., Glushkov, V.V., Sluchanko, N.E., Samarin, N.A., Kondrin, M.V., Lyapin, A.G., Brazhkin, V.V., Varfolomeeva, T.D., and Popova, S.V., Electron transport in carbynes modified under high pressure, JETP Lett., 2003, vol. 78, no. 8, pp. 511–520.
Khvostantsev, L.G., Vereshagin, L.F., and Novikov, A.P., Device of toroid type for high pressure generation, High Temp.–High Pressures, 1977, vol. 9, no. 6, pp. 637–639.
Brazhkin, V.V., Voloshin, R.N., Lyapin, A.G., and Popova, S.V., Phase equilibria in partially open systems under pressure: decomposition of the stoichiometric oxide GeO2, Usp. Fiz. Nauk, 2003, vol. 173, no. 12, pp. 1359–1366.
Ferrari, A.C. and Robertson, J., Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon, Phys. Rev. B: Condens. Matter Mater. Phys., 2000, vol. 61, pp. 14 095–14 107.
Cançado, L.G., Takai, K., Enoki, T., Endo, M., Kim, Y.A., Mizusaki, H., Jorio, A., Coelho, L.N., Magalhães-Paniago, R., and Pimenta, M.A., General equation for the determination of the crystallite size La of nanographite by Raman spectroscopy, Appl. Phys. Lett., 2006, vol. 88, paper 163 106.
Davydov, V.A., Rakhmanina, A.V., Agafonov, V., Narymbetov, B., Boudou, J.P., and Szwarc, H., Conversion of polycyclic aromatic hydrocarbons to graphite and diamond at high pressure, Carbon, 2004, vol. 42, no. 2, pp. 2015–2020.
Voronov, O.A. and Rakhmanina, A.V., Kinetics of naphthalene carbonization at 8 GPa, Neorg. Mater., 1992, vol. 28, no. 1, pp. 1408–1413.