Fizycy znaleźli sposób na przekształcenie diamentu w metal

Kategorie: 

Źródło: PNAS

Badacze odkryli niedawno, że diamenty można przekształcić w metal lub półprzewodnik. Aby to zrobić, wystarczy go zgiąć. To nowe podejście może zostać wykorzystane do stworzenia zaawansowanej elektroniki przyszłości. Osiągnięcie zostało opisane w artykule naukowym opublikowanym w czasopiśmie PNAS.

 

Wszystko zaczęło się jeszcze w 2018 roku, kiedy to zespół kierowany przez Subra Suresha z Nanyang Technological University w Singapurze wyhodował podobne do gumy diamenty. Cenny materiał w rękach badaczy przybrał postać igieł o średnicy zaledwie 0,3 mikrometra. Igłę można było wygiąć o 9% rozciągając ją bez złamania. Jest to niespotykana dotąd właściwość u diamentów.


Teraz ten sam zespół wraz z kolegami z Massachusetts Institute of Technology oraz Skolkovo Institute of Science and Technology uzyskali kolejny niesamowity wynik. Naukowcy odkryli, że materiał takiej zdeformowanej końcówki można przekształcić się z izolatora w półprzewodnik, a następnie w metal. Należy jednak w tym miejscu nieco zauważyć, że jak dotąd, zostało to wykazane jedynie w symulacjach komputerowych.


To, czy materiał będzie przewodził prąd, zależy od tak zwanej przerwy energetycznej. Jest to energia, którą trzeba przekazać elektronowi w atomie, aby opuścił on okolice swojego rodzimego jądra i udał się w podróż przez kryształ. W przypadku metali przerwa energetyczna wynosi zero. Z tego powodu metale są doskonałymi przewodnikami.

 

Półprzewodniki przejawiają natomiast przerwę energetyczną nieco powyżej zera, ale niewiele (na przykład krzem ma około 1,2 elektronowolta). Przewodzą one prąd znacznie gorzej niż metale, ale można z nich wykonać różne elementy elektroniczne, w tym przede wszystkim tranzystory. Diament z wartością 5,6 elektronowolta znajduje się na styku półprzewodników i dielektryków (izolatorów). Zwykle nadal jest uważany za izolator, chociaż można go uznać za zły półprzewodnik.

 

Jednak jego deformacja może zmienić wszystko. Wpływa ona na układ atomów w sieci krystalicznej, a wraz z nim na siły działające na elektrony.  Autorzy nowej pracy po raz pierwszy pokazali, że można radykalnie zmienić właściwości substancji i w ten sposób uczynić z niej półprzewodnik, a nawet metal. Mało tego, ta przemiana jest całkowicie odwracalna a wyprostowana igła odzyskuje normalne właściwości elektryczne.

 

Przypomnijmy, że fizycy nie tworzyli diamentowych nanoigieł z cennych prawdziwych diamentów. Materiał był rezultatem obróbki węgla. Paradoksalnie, diamentowa elektronika może okazać się stosunkowo niedroga w produkcji. Przy odpowiednim wykorzystaniu tej technologii, z diamentów można byłoby stworzyć: tranzystor, jasną diode LED lub fotokomórkę, która przekształca padające promieniowanie w prąd elektryczny. Wygląda na to, że możemy być u progu nowej rewolucji w zaawansowanych technologiach.

Ocena: 

Nie ma jeszcze ocen
Dodaj komentarz

loading...

Komentarze

Portret użytkownika r.abin

"W drugą stronę", wymyślili

"W drugą stronę", wymyślili superczuły i prosty - miernik odkształceń (i naprężeń). Wystarczy, do końca igły podczepić ważony obiekt, a igłę podłączyć do obwodu elektrycznego, z amperomierzem. Tensometry i wzmacniacze będą niepotrzebne.

Skomentuj