Carbon:通过激光诱导直接将碳纳米管转化为金刚石
碳纳米管和纳米金刚石组成的混合材料具有许多优异的性能，能够用于电子、场发射、负荷转移等应用领域。 这种混合材料可以具有优异的导电性和导热性，以及与纯金刚石相当或更好的场发射特性（没有形成氢终止表面的纯金刚石的导电性非常低）。因此，金刚石/ CNT混合结构可以应用于各种领域。
近日，美国北卡罗莱纳州立大学的Haque, Ariful 等人在常温常压未隔绝空气的环境中，通过纳秒脉冲激光熔融工艺直接将化学气相沉积合成的多壁碳纳米管（CNT）转化为金刚石且没有使用任何催化剂。相关研究结果以“Synthesis of diamond nanostructures from carbon nanotube and formation of diamond-CNT hybrid structures”为题发表在《Carbon》上。
图1：利用PLA将CNT转变为金刚石并应用于场致发射的示意图。金刚石尖可以作为理想的场发射位置，导电性能优异的碳纳米管是电子流动到金刚石尖端的关键。
激光照射后CNT的拉曼光谱显示在1324-1325 cm−1附近的特征金刚石峰。这个峰值比理论位置（1332 cm−1）低的现象可以用纳米金刚石的声子限制效应来解释。SEM和TEM图显示金刚石主要在CNT的尖端和弯曲处形成。转变后的纳米金刚石的粒度分布和形状表明，转变是通过纳秒激光脉冲在超过冷状态下熔化CNT，然后进行快速淬火，使其转变为纯相金刚石。EBSD分析表明，碳纳米管尖端和弯曲处形成了纯相单晶金刚石。STEM中的高分辨率电子能量损失谱包括292 eV处金刚石sp3键合的σ*特征峰。
激光诱导碳纳米管直接转化为金刚石的研究标志着金刚石纳米结构和金刚石-碳纳米管杂化物的形成取得了重大突破，具有多种潜在的应用前景。
DOI:10.1016/j.carbon.2019.05.027