Oamenii de ştiinţă au reuşit să îndoaie şi să întindă diamantul, unul din cele mai dure materiale de pe Pământ

Diamantul nu este primul material la care ne gândim atunci când vorbim despre îndoire și întindere. Cu toate acestea, oamenii de știință au găsit o modalitate prin care pot manipula, la scară nanometrică, unul dintre cele mai dure minerale de pe Pământ, iar acest lucru ar putea conduce la progrese tehnologice în domeniul echipamentelor a căror funcţionare se bazează pe utilizarea diamantelor.

Deşi diamantul este dur şi, de asemenea, foarte fragil, într-un studiu recent cercetătorii arată că la scară nanometrică, atunci când diamantul are forma unui ac, acesta poate fi îndoit şi întins până la 9%.

În mod obişnuit, elasticitatea diamantului în forma sa brută este de 1%.

Potrivit cercetătorilor, această descoperire ar putea fi utilă în numeroase aplicaţii, de la furnizarea de medicamente în celulele canceroase până la îmbunătăţirea soluţiei constructive a dispozitivelor de stocare a datelor.

Diamant. Credit: Stellar-Serbia/iStock

„Am fost foarte surprinşi să constatăm această deformare elastică a diamantului la scară nanometrică”, a declarat Ming Dao de la Massachusetts Institute of Technology.

Oamenii de știință au folosit un procedeu de depunere chimică a vaporilor, care pe baza reacțiilor chimice generează straturi materiale la o scară dimensională foarte mică. Acest procedeu este folosit pentru a produce o mulțime de componente din interiorul electronicelor actuale.

În urma acestui procedeu au rezultat mici ace de diamant, măsurând cu puţin mai mult de 2 microni, care au fost apoi împinse cu ajutorul unui vârf de diamant și examinate la microscopul electronic.

Cu ajutorul unor teste experimentale și a unui model computerizat, cercetătorii au reușit să determine limita de rupere a acestor ace de diamant, iar aceasta s-a dovedit mai mare decât s-au aşteptat specialiştii.

S-a dovedit că nano-acele de diamant se pot întinde până la 9% fără a se rupe, revenind ulterior la forma lor iniţială.

 Îndoirea şi ruperea nano-acelor de diamant. Credit: MIT

„Am dezvoltat o tehnică unică pentru a verifica cu precizie întinderea elastică a acelor de diamant la scara nanometrică”, a declarat Yang Lu Lu, un membru al echipei de cercetători, de la City University din Hong Kong.

Motivul pentru care nano-acele de diamant se întind atât de mult, fără a se rupe, se datorează, în parte, lipsei defectelor de material și suprafețelor relativ netede la o dimensiune atât de mică, au remarcat cercetătorii.

Îndoirea şi ruperea nano-acelor de diamant. Credit: MIT

În continuare cercetătorii vor studia mai detaliat proprietățile diamantului având această formă, pentru a înţelege de ce nano-acele de diamant au această rezistență la rupere și cum se modifică proprietăţile diamantului odată cu creşterea eforturilor de întindere şi îndoire. Rezultatele acestor cercetări ar putea furniza indicii importante despre cum pot fi utilizate eficient diamantele.

În afară de realizarea bijuteriilor scumpe, diamantele se utilizează în cadrul unor echipamente pentru prelucrarea mecanică a materialelor foarte dure, pentru realizarea unor hard disk-uri de generație nouă, în construcţia unor dispozitive opto-mecanice, precum şi pentru realizarea unor nanostructuri având o rezistenţă deosebită.

Ca exemplu, oamenii de ştiinţă au realizat primul maser cu diamant care funcţionează la temperatura camerei. Acesta s-ar putea dovedi extrem de util pentru scanerele medicale şi scanerele de securitate de la aeroporturi.

Utilizarea unui nou tip de diamant, având o elasticitate mai mare și diferite proprietăți termice, optice, magnetice și electrice, ar putea conduce la progrese tehnologice în domeniul echipamentelor care funcţionează pe baza  diamantelor.

Studiul cercetătorilor a fost publicat în Science.

Sursă: Science Alert