Cele mai mici diamante, late de doar câțiva nanometri, sunt utilizate pe scară largă în senzori și
Oamenii de știință raportează metoda de cultivarenanodiamante ultra-omogene fără utilizarea explozibililor. Al doilea avantaj al noii metode este adăugarea de defecte monoatomice utile la diamantele altfel ideale.
„Este surprinzător că, deși diamantul este destul de bun din punct de vedere chimicsimplu - este un singur element, carbonul - este extrem de dificil să se fabrice acest material la scara nanometrică", spune Hao Yang, investigatorul principal al proiectului.
Carbonul devine diamant atunci când atomii acestuiaelementele se aliniază într-un model cubic tridimensional rigid în condiții de presiune ridicată și temperatură ridicată. Cercetătorii au creat anterior nanodiamante în laborator prin detonarea unui exploziv, cum ar fi trinitrotoluenul, într-un recipient sigilat din oțel inoxidabil. Explozia transformă carbonul din materialul exploziv în particule minuscule de diamant. Cu toate acestea, această metodă este greu de controlat, explică cercetătorii. În plus, cristalele rezultate nu sunt uniforme ca mărime, necesitând pași suplimentari pentru sortarea lor.
Pentru a dezvolta o metodă mai precisă de producere a nanodiamantelor, oamenii de știință au studiat „chimia” pe care o folosește natura.
„Ne-am dat seama că locurile în care se formează diamantele în mantaua Pământului conțin o mulțime de fier și compuși fier-carbon, inclusiv carburi și carbonați”, spune Yang.
Și când carbura de fier reacționează cu oxidul de fier între crustă și mantaua superioară, diamantele cresc.
Înarmați cu aceste cunoștințe, oamenii de știință s-au dezvoltatun proces chimic pentru a simula mediul litosferic aflat sub suprafața Pământului. Pentru a face acest lucru, au creat nanoparticule de carbură de fier de dimensiuni uniforme ca sursă de carbon pentru diamante. Particulele au fost apoi plasate într-un mediu de înaltă presiune și temperatură, similar cu condițiile din locurile în care se formează diamantele naturale. Compușii au reacționat, rezultând nanodiamante foarte omogene.
Noua metodă vă permite să creați cristale cu o lățimedoar 2 nm cu diferențe între ele mai mici de un nanometru. Anterior, astfel de rezultate nu au fost obținute. Oamenii de știință susțin că acesta este un ordin de mărime mai bun decât se poate face oricine fără pași suplimentari de procesare post-sintetică sau purificare.
Crearea de nanodiamante omogene, perfecte -Este un lucru bun în sine, spun cercetătorii, dar aceste materiale pot fi și mai utile atunci când au defecte, precum spații goale în structura diamantului. Aceste goluri pot fi înlocuite cu atomi de carbon, azot, siliciu, nichel sau alt element. Atomii non-carbon încorporați colorează ușor materialul și sunt numiți „centri de culoare”.
În mod tradițional pentru bombardarea cu diamante șiÎncorporarea acestor elemente în structura cristalină folosește un fascicul de atomi de înaltă energie, cum ar fi azotul sau siliciul. Cu toate acestea, această metodă nu poate controla câte centre de culoare sunt adăugate unui singur diamant, necesitând pași de post-procesare pentru a produce cristale cu un defect de un atom. Oamenii de știință cred că, cu noua metodă, ar putea dezvolta o modalitate de a înlocui doar unul dintre miile de carbon prezenți într-un nanodiamant. Nanoparticulele cu un singur centru de culoare sunt foarte de dorit, deoarece pot stoca informații în siguranță în computere cuantice și dispozitive de telecomunicații.
„Acum avem platforma perfectă pentrudezvoltarea unei metode de fabricare a unui nanodiamond central monocolor, care reprezintă o descoperire pentru o serie de tehnologii legate de diamante. Dar, de asemenea, într-un sens mai larg, ar fi o demonstrație fascinantă a modului în care poți controla un atom într-o structură mult mai mare”, spune Yang.
Citeste mai mult
„James Webb” a făcut cea mai clară fotografie a unei vedete din istorie
Evoluțiile radiologilor de la Moscova cu privire la IA au devenit baza standardelor federale
Încărcarea cuantică va permite încărcarea rapidă record a vehiculelor electrice