Patys mažiausi, vos kelių nanometrų pločio deimantai plačiai naudojami jutikliuose ir
Mokslininkai praneša apie auginimo būdąitin homogeniški nanodeimantai, nenaudojant sprogstamųjų medžiagų. Antrasis naujojo metodo privalumas yra naudingų monoatominių defektų pridėjimas prie šiaip idealių deimantų.
„Nuostabu, kad nors deimantas chemiškai yra ganapaprasta – tai vienas elementas, anglis – labai sunku pagaminti šią medžiagą nanometrų skalėje“, – sako Hao Yang, pagrindinis projekto tyrėjas.
Anglis tampa deimantu, kai jo atomaiAukšto slėgio ir aukštos temperatūros sąlygomis elementai išsirikiuoja pagal standų trimatį kubinį modelį. Tyrėjai anksčiau laboratorijoje sukūrė nanodeimantus, detonuodami tokį sprogmenį kaip trinitrotoluenas sandariame nerūdijančio plieno inde. Sprogimas sprogioje medžiagoje esančią anglį paverčia mažytėmis deimantų dalelėmis. Tačiau šį metodą sunku suvaldyti, aiškina mokslininkai. Be to, susidarę kristalai nėra vienodo dydžio, todėl juos rūšiuojant reikia atlikti papildomus veiksmus.
Siekdami sukurti tikslesnį nanodeimantų gamybos metodą, mokslininkai ištyrė gamtos naudojamą „chemiją“.
„Supratome, kad tose vietose, kur Žemės mantijoje susidaro deimantai, yra daug geležies ir geležies-anglies junginių, įskaitant karbidus ir karbonatus“, – sako Yangas.
O kai geležies karbidas reaguoja su geležies oksidu tarp plutos ir viršutinės mantijos, auga deimantai.
Apsiginklavę šiomis žiniomis mokslininkai kūrėsicheminis procesas, skirtas imituoti litosferos aplinką, esančią po Žemės paviršiumi. Norėdami tai padaryti, jie sukūrė vienodo dydžio geležies karbido nanodaleles kaip anglies šaltinį deimantams. Tada dalelės buvo patalpintos į aukšto slėgio, aukštos temperatūros aplinką, panašią į sąlygas tose vietose, kur susidaro natūralūs deimantai. Junginiai sureagavo, todėl susidaro labai homogeniški nanodeimantai.
Naujasis metodas leidžia sukurti kristalus, kurių plotistik 2 nm, o skirtumai tarp jų mažesni nei nanometras. Anksčiau tokių rezultatų nebuvo gauta. Mokslininkai teigia, kad tai yra daug geriau nei bet kas gali padaryti be papildomų posintetinio apdorojimo ar gryninimo etapų.
Vienalyčių, tobulų nanodeimantų kūrimas -Tai savaime geras dalykas, teigia mokslininkai, tačiau šios medžiagos gali būti dar naudingesnės, kai jos turi defektų, pavyzdžiui, tuščių vietų deimanto struktūroje. Šios tuštumos gali būti pakeistos anglies, azoto, silicio, nikelio ar kito elemento atomais. Įterpti ne anglies atomai šiek tiek nuspalvina medžiagą ir yra vadinami „spalvų centrais“.
Tradiciškai deimantiniam bombardavimui irĮterpiant šiuos elementus į kristalų struktūrą, naudojamas didelės energijos atomų pluoštas, pavyzdžiui, azotas arba silicis. Tačiau šis metodas negali kontroliuoti, kiek spalvų centrų pridedama prie vieno deimanto, todėl norint pagaminti kristalus su vieno atomo defektu, reikia atlikti tolesnio apdorojimo veiksmus. Mokslininkai mano, kad taikant naują metodą jie galėtų sukurti būdą, kaip pakeisti tik vieną iš tūkstančių nanodeimante esančių anglies atomų. Nanodalelės, turinčios tik vieną spalvų centrą, yra labai pageidautinos, nes jos gali saugiai saugoti informaciją kvantiniuose kompiuteriuose ir telekomunikacijų įrenginiuose.
„Dabar turime puikią platformąvienspalvio centrinio nanodeimanto gamybos metodo sukūrimas, kuris yra daugelio su deimantais susijusių technologijų proveržis. Bet ir platesne prasme tai būtų įspūdingas demonstravimas, kaip galite valdyti vieną atomą daug didesnėje struktūroje“, – sako Yang.
Skaityti daugiau
„James Webb“ padarė ryškiausią žvaigždės nuotrauką istorijoje
Maskvos radiologų AI tyrimai tapo federalinių standartų pagrindu
Kvantinis įkrovimas leis rekordiškai greitai įkrauti elektromobilius