Физици превърнаха диамант в метал

/КРОСС/ Учени от Русия и САЩ доказаха, че диамантените наноигли при деформация се превръщат от електрически изолатор в метален проводник, като същевременно запазват всички останали свойства. Това откритие ще доведе до нови технологични приложения за най-твърдия материал в природата. Резултатите от научната разработка са публикувани в списание „Proceedings of the National Academy of Sciences".

Простото огъване на диамантени наноигли може обратимо да превърне диаманта от електрически изолатор в метален проводник при стайна температура. Когато напрежението се възстанови, материалът се връща в първоначалното си състояние.

Според учените, това ще позволи в бъдеще да се създаде метод за контролирана настройка на проводимите свойства - от изолиращи през полупроводникови до силно проводими или метални, без да се влошава качеството на диамантения материал.

С помощта на компютърно моделиране е установено, че при определена геометрия на монокристалните наноигли дори тяхното просто огъване може ефективно да метализира диаманта при деформации под нивата на разрушаване или дестабилизация на атомната структура или фазовия преход към графит.

Идеята за деформиране на полупроводников материал като силиций за подобряване на неговите характеристики се използва в микроелектронната индустрия повече от 20 години. В случая със силиция обаче става въпрос за деформация от порядъка на 1%.

Авторите на проучването са направили крачка напред - те доказали, че е възможно значително да се променят електрическите, оптичните, топлинните и други свойства на материалите, като се подлагат на механична деформация, която е достатъчно голяма, за да се промени геометричното разположение на атомите в кристала на материала, но без да се нарушава самата кристална решетка. По-точно, те успели многократно да огъват и разгъват диамантени наноигли до десет процента деформация при стайна температура без разрушаване.

Според авторите, способността да се контролира електрическата проводимост на диаманта, без да се променя химическият му състав и стабилността на решетката, осигурява безпрецедентна гъвкавост за разработването на много фундаментално нови електронни устройства и квантови сензорни приложения, като широколентови слънчеви клетки, високоефективни светодиоди и квантови сензори.