- Noile experimente cu nanoneade de diamant arată că diamantele pot fi îndoite.
- Cercetătorii au îndoit piloni de diamant (cu o lungime de 20 de nanometri) la 90 de grade fără să se rupă.
- Acești nanopiloți de diamant pot suferi o nouă formă de deformare plastică.
Diamantele sunt cele mai cunoscute și mai căutate pietre prețioase. Ele posedă mai multe proprietăți extraordinare – cum ar fi cea mai mare duritate și conductivitate termică dintre toate materialele naturale – care fac ca aceste structuri cristaline să fie incredibil de valoroase.
Recent, cercetătorii de la Universitatea de Tehnologie din Sydney au descoperit o nouă proprietate a diamantului: acesta poate fi îndoit și deformat la scară nanometrică.
Pe lângă faptul că deschide o gamă largă de posibilități pentru proiectarea și ingineria dispozitivelor la scară nanometrică, această proprietate nou descoperită a diamantului ilustrează, de asemenea, provocările care stau în față pentru viitoarele nanotehnologii.
Îndoirea nanopilarilor de diamant
Înțelegerea deformării mecanice și a toleranței la deteriorare a materialelor nanostructurate este foarte importantă pentru aplicațiile din domeniul apărării, al detecției și al stocării energiei.
S-a dovedit deja că caracteristicile mecanice ale materialelor în vrac (inclusiv ale metalelor și ale sticlelor de siliciu) pot fi modificate semnificativ atunci când dimensiunile lor sunt reduse la scară micro și nanometrică. În acest studiu, cercetătorii au testat acest fenomen în cazul diamantelor.
Diamantul prezintă un interes științific și tehnologic deosebit, deoarece se află pe primul loc pentru aplicații emergente în microelectronică, nanofotonică și sisteme de protecție împotriva radiațiilor. Are numeroase utilizări în procesarea cuantică a informațiilor, în detectarea temperaturii și în imagistica medicală.
Pentru a afla cum se comportă diamantele monocristaline la scară nanometrică, cercetătorii au experimentat cu nanoneade de diamant, cu o lungime de aproximativ 20 de nanometri. Aceștia au folosit fasciculul de electroni al unui microscop electronic de scanare pentru a încărca local nanoneedrele de diamant (numite și nanopile) și împrejurimile lor.
În mod surprinzător, acest lucru a creat forțe Coulomb suficient de puternice pentru a devia nanopilele. Tehnica este destul de unică, deoarece nu necesită contact fizic pentru a induce îndoirea.
Referință: Advanced Materials | DOI:10.1002/adma.201906458 | UTS
Cu ajutorul acestei tehnici nedistructive și reversibile, cercetătorii au reușit să îndoaie nanopilarii de diamant de la mijloc până la 90 de grade fără să se rupă. Ei au demonstrat, de asemenea, că aceste nanopilere pot suferi o nouă formă de deformare plastică, care depinde în primul rând de dimensiunile nanopilerelor și de orientarea cristalografică a diamantului.
Imagine care ilustrează deformarea nanopilarilor de diamant monocristal | Prin amabilitatea cercetătorilor
Descoperirile oferă o perspectivă semnificativă asupra dinamicii modului în care materialele nanostructurate se îndoaie și se deformează și asupra modului în care modificarea parametrilor nanostructurii lor poate modifica proprietățile fizice (inclusiv proprietățile optice, mecanice și magnetice).
În această nouă stare a carbonului (denumită 08-carbon), legăturile asemănătoare diamantului se rup progresiv într-un model de tip fermoar, prezentând un comportament mecanic fără precedent al diamantului.
Citește: 20 de fapte interesante despre diamante | Proprietăți și utilizări
Aplicațiile potențiale ale acestei nanotehnologii sunt foarte largi, variind de la îmbunătățirea performanțelor în optomecanică, detecție și generare de energie până la dezvoltarea unor filtre optice, condensatori și sisteme de filtrare a aerului mai bune.
