Чтобы улучшить его электропроводящие свойства ученые растягивают алмаз

Алмаз - достаточно твердый материал, который ученым из Городского университета Гонконга удалось расширить. Зачем же? Растяжение наноразмерных образцов изменяет их электропроводящие и оптические свойства, что может быть полезно для создания новых устройств с использованием алмаза. Сказать, что алмаз не очень эластичен – сильное преуменьшение: в то время как самые эластичные материалы могут деформироваться и растягиваться до сотен процентов от первоначального состояния, для алмаза этот показатель составляет лишь 0,4 процента.

Первые проверки эластичности алмаза

Однако в наномасштабе алмаз теоретически должен обладать гораздо более высокой эластичностью. Несколько лет назад команда городского университета изогнула алмазные иглы нанометрового размера с упругой деформацией при растяжении до 9 процентов. В новом исследовании команда пошла еще дальше. Они сделали образцы алмаза по особой технологии в форме мостов с длиной в 1000 нанометров и шириной 300 нм, постепенно растягивая их.

В конечном итоге строение удалось растянуть на 7,5%, и после завершения эксперимента деталь вернулась в первоначальную форму. В ходе последующих тестов исследователи оптимизировали форму образцов, а затем смогли растянуть алмаз еще больше - до 9,7 процента. По их словам, эти параметры приближены к теоретическому пределу упругости алмаза.

Для чего проводилось данное исследование?

Но этот эксперимент проводился не просто так – данное исследование может открыть путь к созданию новых электронных компонентов из алмаза. Применение такого рода деформации может фактически изменить некоторые электронные и фотонные свойства материала. Чтобы выяснить, насколько сильно эти свойства изменятся, команда смоделировала электропроводящие свойства алмаза при различных уровнях деформации, от нуля до 12 процентов. Они обнаружили, что по мере увеличения деформации растяжения величина запрещенной зоны алмаза уменьшалась, что по сути означает, что он стал более электропроводным.

Он достиг максимума при падении на 2 электронвольта при растяжении в 9 процентов. Используя спектроскопию, ученые подтвердили эту тенденцию к уменьшению запрещенной зоны в образцах алмазов. Команда говорит, что деформация алмаза может сделать его более полезным для производства различных электронных устройств. Моделирование также показало, что растяжение алмаза более чем на 9 процентов в другой кристаллической ориентации изменит его ширину запрещенной зоны с косвенной на прямую. Это означает, что электрон, проходящий через него, может напрямую испускать фотон, потенциально делая оптоэлектронные устройства более эффективными.