Bøjning af diamant er muligt, på nanoskalaen

Diamant er værdsat af både videnskabsmænd og juvelerer, hovedsagelig for en række ekstraordinære egenskaber, herunder enestående hårdhed. Nu har et hold australske forskere opdaget, at diamant kan bøjes og deformeres, i det mindste på nanoskala.

Opdagelsen åbner op for en række muligheder for design og konstruktion af nye nanoskalaenheder inden for sansning, forsvar og energilagring, men viser også de udfordringer, der ligger forude for fremtidens nanoteknologier, siger forskerne.

Kulstofbaserede nanomaterialer, såsom diamant, var af særlig videnskabelig og teknologisk interesse, fordi "i deres naturlige form, deres mekaniske egenskaber kan være meget forskellige fra dem på mikro- og nanoskala, " sagde hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, udgivet i Avancerede materialer , Ph.D. studerende Blake Regan fra University of Technology Sydney (UTS).

"Diamond er frontløber inden for nye applikationer inden for nanofotonik, mikroelektriske mekaniske systemer og strålingsafskærmning. Dette betyder en bred vifte af applikationer inden for medicinsk billedbehandling, temperaturføling og kvanteinformationsbehandling og kommunikation.

"Det betyder også, at vi skal vide, hvordan disse materialer opfører sig på nanoskala - hvordan de bøjer, deformere, ændre tilstand, sprække. Og vi har ikke haft denne information for en-krystal diamant, " sagde Regan.

Holdet, som omfattede forskere fra Curtin University og Sydney University, arbejdet med diamant nanonåle, cirka 20nm i længden, eller 10, 000 gange mindre end et menneskehår. Nanopartiklerne blev udsat for en elektrisk feltkraft fra et scanningselektronmikroskop. Ved at bruge denne unikke, ikke-destruktiv og reversibel teknik, forskerne var i stand til at påvise, at nanonålene, også kendt som diamant nanopillars, kunne bøjes på midten til 90 grader uden at gå i stykker.

Ud over denne elastiske deformation, forskerne observerede en ny form for plastisk deformation, når diamantens nanopillardimensioner og krystallografiske orientering forekom sammen på en bestemt måde.

Chief Investigator UTS Professor Igor Aharonovich sagde, at resultatet var den uventede fremkomst af en ny kulstoftilstand (kaldet 08-carbon) og demonstrerede den "hidtil usete mekaniske opførsel af diamant."

"Dette er meget vigtig indsigt i dynamikken i, hvordan nanostrukturerede materialer forvrænges og bøjes, og hvordan ændring af parametrene for en nanostruktur kan ændre enhver af dens fysiske egenskaber fra mekanisk til magnetisk til optisk. I modsætning til mange andre hypotetiske faser af kulstof, 08-carbon optræder spontant under belastning med de diamantlignende bindinger, der gradvist brydes på en lynlåslignende måde, omdanne en stor region fra diamant til 08-kulstof.

"De potentielle anvendelser af nanoteknologi er ret forskellige. Vores resultater vil understøtte design og konstruktion af nye enheder i applikationer som superkondensatorer eller optiske filtre eller endda luftfiltrering, " han sagde.