Oplosbaar diamant is handig voor bekleding van oppervlakken

Diamant en diamantachtige vormen van koolstof zijn, zoals bekend, aantrekkelijk als bekleding van oppervlakten die aan extreme mechanische slijtage blootstaan. Maar het aanbrengen van zo'n diamantlaagje is verre van eenvoudig. Amerikaanse chemici van de Staatsuniversiteit van Pennsylvania hebben een oplosbare, vliesvormende polymeer ontwikkeld die bij verhitting ontleedt en dan een glashard, doorzichtige laagje diamant of diamantachtig materiaal vormt.

De ontdekking geschiedde puur toevallig. Onderzoekster Patricia Bianconi was eigenlijk op zoek naar nieuwe polymeren om micro-electronische chips te maken, maar er rolde iets heel anders uit.

Als "voorloper' (precursor) van het polymeer gebruikte ze een oplossing van polyfenylcarbyn, gemaakt van doodgewone ingrediënten uit het chemisch keukenkastje. Hieruit ontstaat een willekeurig driedimensionaal netwerk van versmolten koolstofringen.

Tot de mogelijke toepassingen behoort ondermeer het maken van harde koolstof coatings en met behulp van laser pyrolyse kan men allerlei submicrometer-structuren creëren voor toepassing in de electronica. Als de methode echt werkt, kan dit een veelbelovend vloeibaar alternatief worden voor de huidige diamanttechnieken.

Jaarlijks worden vele tonnen commercieel diamant bereid voor gebruik in snij- en boorkoppen. Dit gebeurt door het verhitten van grafiet, een uit zuiver koolstof bestaand mineraal, waarvan de atomen tot een soort kippegaasstructuur zijn gerangschikt. Het wordt verhit tot zo'n 1350 graden Celsius bij een druk van 50.000 atmosfeer. Door de hitte en de hoge druk worden de koolstofatomen uit het grafiet hergegroepeerd tot in het typerende tetraeder-netwerk van diamant. Dit alles vergt kolossale, kostbare machines.

Een goedkopere manier om diamant te maken is via chemisch opdampen van koolstofhoudende gasmoleculen zoals methaan. De vrijkomende koolstofmoleculen slaan dan neer op een glas- of siliciumoppervlak. Dit proces is echter traag en moeilijk beheersbaar, en daarom wordt het evenmin op grote schaal toegepast.

De nieuwe polymeermethode lijkt dan ook een veelbelovend alternatief. Het nieuwe ontstane materiaal is zo hard en lijkt zoveel op diamant dat de onderzoekers nog steeds niet zeker weten of het geen echte (synthetische) diamant is. De onderzoekers hopen de stof nog verder te perfectioneren door in plaats van fenyl andere nevengroepen te gebruiken en door meer geavanceerde technieken te gebruiken dan gewone pyrolyse. (Science, 4 juni 1993)