Новости

Алмазы могут быть согнуты и деформированы в наноразмерном масштабе

Новые эксперименты с алмазными наноиглами показывают, что алмазы можно сгибать. Исследуются изогнутые алмазные колонны (длиной 20 нанометров) до 90 градусов без разрушения. Эти алмазные наноколонны могут претерпевать новую форму пластической деформации.

Алмазы являются самыми известными и востребованными драгоценными камнями. Они обладают несколькими экстраординарными свойствами - такими как высокая твердость и теплопроводность любого натурального материала - которые делают эти кристаллические структуры невероятно ценными.

Недавно исследователи из Технологического университета Сиднея обнаружили новое свойство алмаза: его можно изгибать и деформировать на наноуровне.

Наряду с открытием широкого спектра возможностей для проектирования и конструирования наноразмерных устройств, это недавно обнаруженное свойство алмаза также иллюстрирует проблемы, которые стоят перед будущими нанотехнологиями.

Изгиб алмазных нанопилларов

Понимание механических деформаций и допусков на повреждение наноструктурных материалов очень важно для применения в оборонной промышленности, сенсорной технике и при хранении энергии.

Уже доказано, что механические характеристики сыпучих материалов (включая металлы и кремнеземистые стекла) могут быть значительно изменены при уменьшении их размеров до микро- и наноразмеров. В этом исследовании исследователи протестировали это явление в алмазах.

Алмаз представляет особый научный и технологический интерес, поскольку он является передовым инструментом для новых применений в микроэлектронике, нанофотонике и системах радиационной защиты. Алмаз находит широкое применение в квантовой обработке информации, измерении температуры и медицинской визуализации.

Чтобы выяснить, как монокристаллические алмазы ведут себя на наноуровне, исследователи экспериментировали с алмазными наноиглами, длиной около 20 нанометров. Они использовали электронный луч сканирующего электронного микроскопа, чтобы локально заряжать алмазные наноиглы (также называемые нанопилами) и их окружение.

Удивительно, но это создало кулоновские силы, достаточно сильные, чтобы отклонить нанопиллары. Техника довольно уникальна, потому что она не требует физического контакта, чтобы вызвать изгиб.

Используя этот неразрушающий и обратимый метод, исследователи смогли согнуть алмазные нанопиллары от середины до 90 градусов, не разбивая их. Они также показали, что эти нанопилляры могут претерпевать новую форму пластической деформации, которая в первую очередь зависит от размеров наночастиц и кристаллографической ориентации алмаза.

Изображение, иллюстрирующее деформацию монокристаллических алмазных нанопилляров / предоставлено исследователями

Полученные результаты позволяют значительно глубже понять динамику изгиба и деформации наноструктурированных материалов, а также то, как изменение параметров их наноструктуры может изменить их физические свойства (в том числе оптические, механические и магнитные свойства).

В этом новом состоянии углерода (названном 08-углеродом) алмазоподобные связи постепенно разрываются в виде молнии, демонстрируя беспрецедентное механическое поведение алмаза.

Потенциальные возможности применения этой нанотехнологии очень широки - от улучшения характеристик в оптомеханике, сенсорной технике и производстве энергии до разработки более совершенных оптических фильтров, конденсаторов и систем фильтрации воздуха.

Источник

Подписывайтесь на нас
Back to top button