Najmanji dijamanti, široki samo nekoliko nanometara, naširoko se koriste u senzorima i
Znanstvenici navode način uzgojaultrahomogeni nanodijamanti bez upotrebe eksploziva. Druga prednost nove metode je dodavanje korisnih monoatomskih nedostataka inače idealnim dijamantima.
“Iznenađujuće je da iako je dijamant kemijski priličnojednostavno - to je jedan element, ugljik - izuzetno je teško proizvesti ovaj materijal u nanometarskoj skali", kaže Hao Yang, glavni istraživač projekta.
Ugljik postaje dijamant kada atomi ovogelementi se poredaju u kruti trodimenzionalni kubični uzorak u uvjetima visokog tlaka i visoke temperature. Istraživači su prethodno stvorili nanodijamante u laboratoriju detonacijom eksploziva poput trinitrotoluena u zatvorenoj posudi od nehrđajućeg čelika. Eksplozija pretvara ugljik u eksplozivnom materijalu u sitne dijamantne čestice. Međutim, ovu metodu je teško kontrolirati, objašnjavaju istraživači. Osim toga, rezultirajući kristali nisu ujednačene veličine, pa su potrebni dodatni koraci za njihovo sortiranje.
Kako bi razvili precizniju metodu proizvodnje nanodijamanata, znanstvenici su proučavali "kemiju" koju priroda koristi.
“Shvatili smo da mjesta na kojima nastaju dijamanti u Zemljinom plaštu sadrže mnogo željeza i spojeva željezo-ugljik, uključujući karbide i karbonate,” kaže Yang.
A kada željezni karbid reagira sa željeznim oksidom između kore i gornjeg plašta, dijamanti rastu.
Naoružani ovim znanjem, znanstvenici su razvilikemijski proces za simulaciju litosferskog okoliša koji se nalazi ispod Zemljine površine. Kako bi to učinili, stvorili su nanočestice željeznog karbida jednolike veličine kao izvor ugljika za dijamante. Čestice su potom stavljene u okruženje visokog tlaka i visoke temperature slično uvjetima na mjestima gdje nastaju prirodni dijamanti. Spojevi su reagirali, što je rezultiralo vrlo homogenim nanodijamantima.
Nova metoda omogućuje stvaranje kristala širinesamo 2 nm s razlikama među njima manjim od nanometra. Ranije takvi rezultati nisu dobiveni. Znanstvenici tvrde da je to za red veličine bolje nego što itko može učiniti bez dodatne postsintetske obrade ili koraka pročišćavanja.
Stvaranje homogenih, savršenih nanodijamanata -To je samo po sebi dobra stvar, kažu istraživači, ali ti materijali mogu biti još korisniji kada imaju nedostatke, poput praznih mjesta u strukturi dijamanta. Te praznine mogu se zamijeniti atomima ugljika, dušika, silicija, nikla ili nekog drugog elementa. Ugrađeni neugljikovi atomi blago boje materijal i nazivaju se "centri boja".
Tradicionalno za bombardiranje dijamantima iUgradnja ovih elemenata u kristalnu strukturu koristi visokoenergetski snop atoma kao što su dušik ili silicij. Međutim, ova metoda ne može kontrolirati koliko se centara boje dodaje jednom dijamantu, što zahtijeva korake naknadne obrade za proizvodnju kristala s defektom od jednog atoma. Znanstvenici vjeruju da bi novom metodom mogli razviti način zamjene samo jednog od tisuća ugljika prisutnih u nanodijamantu. Nanočestice sa samo jednim centrom boja vrlo su poželjne jer mogu sigurno pohraniti informacije u kvantna računala i telekomunikacijske uređaje.
“Sada imamo savršenu platformu zarazvoj metode za proizvodnju jednobojnog središnjeg nanodijamanta, što je iskorak za niz tehnologija povezanih s dijamantima. Ali također, u širem smislu, to bi bila fascinantna demonstracija kako možete kontrolirati jedan atom u mnogo većoj strukturi”, kaže Yang.
Čitaj više
"James Webb" napravio je najjasniju fotografiju zvijezde u povijesti
Razvoj moskovskih radiologa o umjetnoj inteligenciji postao je temelj federalnih standarda
Kvantno punjenje omogućit će rekordno brzo punjenje električnih vozila