Deimantas yra nepaprastai kieta medžiaga, tačiau dabar Honkongo miesto universiteto mokslininkams pavyko jį ištempti daugiau nei bet kada anksčiau. Tempiant deimantą, keičiasi jo elektrinės ir optinės savybės, o tai gali atverti kelią į naują deimantinių prietaisų pasaulį.
Nors elastingiausios medžiagos gali išsitempti net kelis šimtus procentų, trapios deimanto viršūnės elastingumas yra mažesnis nei 0,4 proc.
Diagrama, rodanti, kaip buvo ištemptos specialios formos deimantinės nanostruktūros
© Dang Chaoqun / City University of Hong Kong
Teoriškai deimantas turėtų turėti daug didesnį elastingumą. Prieš kelerius metus Honkongo miesto universiteto komanda sulenkė maždaug 9 proc. elastines tempiamas deimantines adatas nano masteliu.
Naujame tyrime komanda žengė žingsnį toliau. Jie padarė tilto formos deimantų pavyzdžius apie 1000 nm ilgio ir 300 nm pločio ir ištempė juos išilgai. Per keletą ciklų deimantas pademonstravo apie 7,5 proc. elastinę deformaciją visame kūne, o tada, kai slėgis buvo išjungtas, jis grįžo į savo pradinę formą.
Atlikdami tolesnius bandymus, mokslininkai optimizavo mėginių formą ir tada sugebėjo dar labiau ištempti deimantą – iki 9,7 proc. Tai, anot jų, yra artima teorinei deimanto elastingumo ribai.
Tačiau eksperimentas buvo susijęs ne tik su deimanto tempimu. Tai gali atverti kelią naujiems elektroniniams komponentams, pagamintiems iš deimantų. Taikant tokį įtempimą, iš tikrųjų gali pasikeisti kai kurios elektrinės ir optinės medžiagos savybės.
Tyrimo komanda imitavo deimanto elektrines savybes esant skirtingiems įtempimams, nuo 0 iki 12 proc. Jie nustatė, kad padidėjus tempimui, deimanto juostos tarpai sumažėjo, o tai iš esmės reiškia, kad jis tapo labiau laidus elektrai. Jis pasiekė 2 elektronvoltų kritimą, kai buvo įtemptas maždaug 9 proc. Naudodamiesi spektroskopija, mokslininkai patikrino šią deimantų pavyzdžių juostos tarpų mažėjimo tendenciją.
Komanda teigia, kad įtempus deimantą, jis gali būti naudingesnis įvairiai elektronikai. Įdomu tai, kad imitacijos taip pat parodė, kad tempiant deimantą daugiau nei 9 proc. skirtingoje kristalinėje orientacijoje, jo juostos tarpas pasikeis iš netiesioginio į tiesioginį. Tai reiškia, kad pro jį einantis elektronas galėtų tiesiogiai skleisti fotoną, o tai gali padaryti optoelektroninius prietaisus efektyvesnius.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Science“.
