Hodowla elastycznych diamentów

Fot. Pixabay CC0

Diament jest najsilniejszym naturalnie występującym materiałem na Ziemi. Ma również szereg innych właściwości, jak wyjątkowa przewodność cieplna, odporność chemiczna i przejrzystość. Dzięki nim diament stał się pożądanym materiałem w wielu zastosowaniach naukowych i technologicznych, ale ze względu na jego kruchość postęp był powolny.

Wydaje się jednak, że sytuacja ta wkrótce może ulec zmianie. Niedawne badania z udziałem UNIST wykazały, że diament może być giętki i rozciągliwy, gdy przyjmuje postać ultracienkich igieł. Zespół profesora Feng Ding z Centrum Wielowymiarowych Materiałów Węglowych (CMCM) we współpracy z szerokim gronem innych specjalistów wykazał, że igły diamentowe w rozmiarze nano mogą się zginać i rozciągać nawet o 9 procent, powrócić do pierwotnego kształtu, nie łamiąc się przy tym. Stwarza to bezprecedensowe możliwości dopasowania właściwości optycznych, magnetycznych i katalitycznych. Wszystko dzięki technice odkształcania sprężystego.

Grupa profesora Minga przeprowadziła obliczenia chemiczne i analizę struktury krystalicznej diamentu. Ustalono, że wysoka elastyczność diamentowych nanoigieł wynika z braku defektów wewnętrznych i względnie gładkiej powierzchni. "Diamenty mają defekty wewnętrzne w swojej strukturze krystalicznej" - mówi profesor Ding. "Jeśli przy ich istnieniu zastosuje się siłę, mogą pęknąć".

Współpracujący zespół badawczy z Hongkongu zdołał wyprodukować igły diamentowe poprzez trawienie plazmowe cienkich warstw diamentu osadzonych na podłożach krzemowych. Zespół zmierzył ich wygięcie. Eksperymentalnie wykazano, że jednokrystaliczne igły są bardzo wytrzymałe, jednocześnie z całkowicie odwracalną mechaniczną odkształcalnością do maksymalnie 9 procent.

Oczekuje się, że odkrycia te mogą doprowadzić do zwiększenia wydajności w rezonatorach nanomechanicznych, w przechowywaniu danych i w wielu urządzeniach, a także w tworzeniu ultrasilnych nanostruktur. Poza tym profesor Ding zauważył, że duże elastyczne odkształcenia w igłach diamentowych będą odpowiednie do zastosowania w elastycznych i składanych wyświetlaczach następnej generacji.

(KB)