Mazākie dimanti, tikai dažus nanometrus plati, tiek plaši izmantoti sensoros un
Zinātnieki ziņo par audzēšanas metodiīpaši homogēni nanodimanti, neizmantojot sprāgstvielas. Otra jaunās metodes priekšrocība ir noderīgu monatomisku defektu pievienošana citādi ideāliem dimantiem.
"Ir pārsteidzoši, ka, lai gan dimants ir ķīmiski diezganvienkārši - tas ir viens elements, ogleklis - ir ārkārtīgi grūti izgatavot šo materiālu nanometru mērogā," saka projekta galvenais pētnieks Hao Jangs.
Ogleklis kļūst par dimantu, kad šī atomielementi sarindojas stingrā trīsdimensiju kubiskā modelī augsta spiediena un augstas temperatūras apstākļos. Pētnieki jau iepriekš ir radījuši nanodimantus laboratorijā, detonējot sprāgstvielu, piemēram, trinitrotoluolu noslēgtā nerūsējošā tērauda traukā. Sprādziens sprādzienbīstamā materiālā esošo oglekli pārvērš sīkās dimanta daļiņās. Tomēr šo metodi ir grūti kontrolēt, skaidro pētnieki. Turklāt iegūtie kristāli nav vienāda izmēra, tāpēc to šķirošanai ir nepieciešamas papildu darbības.
Lai izstrādātu precīzāku nanodimantu ražošanas metodi, zinātnieki pētīja “ķīmiju”, ko izmanto daba.
"Mēs sapratām, ka vietās, kur Zemes apvalkā veidojas dimanti, ir daudz dzelzs un dzelzs-oglekļa savienojumu, tostarp karbīdi un karbonāti," saka Jans.
Un, kad dzelzs karbīds reaģē ar dzelzs oksīdu starp garozu un augšējo apvalku, dimanti aug.
Apbruņojušies ar šīm zināšanām, zinātnieki attīstījāsķīmisks process, lai imitētu litosfēras vidi, kas atrodas zem Zemes virsmas. Lai to izdarītu, viņi izveidoja vienāda izmēra dzelzs karbīda nanodaļiņas kā oglekļa avotu dimantiem. Pēc tam daļiņas tika ievietotas augsta spiediena un augstas temperatūras vidē, kas līdzīga apstākļiem vietās, kur veidojas dabiskie dimanti. Savienojumi reaģēja, kā rezultātā radās ļoti viendabīgi nanodimanti.
Jaunā metode ļauj izveidot kristālus ar platumutikai 2 nm, un atšķirības starp tām ir mazākas par nanometru. Iepriekš šādi rezultāti nebija gūti. Zinātnieki apgalvo, ka tas ir daudz labāk, nekā ikviens var iztikt bez papildu pēcsintētiskās apstrādes vai attīrīšanas.
Viendabīgu, perfektu nanodimantu radīšana -Pētnieki saka, ka tā pati par sevi ir laba lieta, taču šie materiāli var būt vēl noderīgāki, ja tiem ir defekti, piemēram, tukšas vietas dimanta struktūrā. Šos tukšumus var aizstāt ar oglekļa, slāpekļa, silīcija, niķeļa vai cita elementa atomiem. Iegultie bezoglekļa atomi nedaudz krāso materiālu un tiek saukti par "krāsu centriem".
Tradicionāli dimanta bombardēšanai unŠo elementu iegulšana kristāla struktūrā izmanto augstas enerģijas atomu kūli, piemēram, slāpekli vai silīciju. Tomēr šī metode nevar kontrolēt, cik krāsu centru pievieno vienam dimantam, un ir nepieciešamas pēcapstrādes darbības, lai iegūtu kristālus ar viena atoma defektu. Zinātnieki uzskata, ka ar jauno metodi viņi varētu izstrādāt veidu, kā aizstāt tikai vienu no tūkstošiem oglekļa atomu, kas atrodas nanodimantā. Nanodaļiņas ar tikai vienu krāsu centru ir ļoti vēlamas, jo tās var droši uzglabāt informāciju kvantu datoros un telekomunikāciju ierīcēs.
“Tagad mums ir ideāla platformavienas krāsas centrālā nanodimanta ražošanas metodes izstrāde, kas ir sasniegums vairākām ar dimantiem saistītām tehnoloģijām. Bet arī plašākā nozīmē tas būtu aizraujošs pierādījums tam, kā jūs varat kontrolēt vienu atomu daudz lielākā struktūrā, ”saka Yang.
Lasīt vairāk
"Džeimss Vebs" uzņēma visspilgtāko zvaigznes fotoattēlu vēsturē
Maskavas radiologu attīstība mākslīgā intelekta jomā kļuva par federālo standartu pamatu
Kvantu uzlāde ļaus rekordlielā ātrumā uzlādēt elektriskos transportlīdzekļus