Ученым удалось растянуть алмазы

Ученым удалось растянуть алмазы

Dang Chaoqun / City University of Hong Kong

Команда исследователей из Китая, США и Тайваня впервые смогла продемонстрировать управляемое эластическое растяжение изготовленных с помощью микротехнологии наноалмазов. Статья исследователей опубликована в журнале Science.

Алмаз не только является самым твердым материалом в мире, но и обладает превосходными электронными и фотонными свойствами, такими, к примеру, как чрезвычайные тепло- и электропроводность, подвижность носителей электрического заряда и ширина запрещенной энергетической зоны. «Алмазная» электроника будет быстрее рассеивать тепло и эффективно выдерживать высокие напряжения. Однако жесткая кристаллическая структура и большая ширина запрещенной зоны сильно затрудняют применение алмазов в электронных устройствах. Один из способов преодолеть эту проблему — подвергнуть алмаз растяжению, что позволит изменить его электронные свойства. Однако до сих пор не удавалось достичь точно управляемого растяжения, необходимого для практического применения.

Ранее, в 2018 году, исследователи обнаружили, что наноразмерные алмазы можно согнуть с помощью внезапного местного натяжения. Исследователи предложили подход, позволяющий создавать алмазы, которые подвержены равномерному эластическому растяжению.

Сначала микротехнологическими методами ученые получили монокристаллические образцы алмазов микрометра в длину и 300 нанометров в ширину. В ходе серии испытаний на растяжение «мосты» эластично и равномерно деформировались на 9,7% при комнатной температуре — что близко к теоретическому пределу эластичности для алмаза, — а затем принимали исходную форму.

Более того, с помощью моделирования авторы показали, что при таком контролируемом растягивании изменяются электронные свойства материала. В частности, ширина запрещенной зоны сократилась почти на 2 эВ — от около 5 эВ до 3 эВ. Уменьшение показателя подтвердила и спектроскопия. Кроме того, при растяжениях более чем в 9% запрещенная зона из непрямой становилась прямой — где электрон может испустить протон.