科学家发现在纳米尺度上钻石可以弯曲变形

作者:狗格格/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2020-02-14

这为设计、制造新型的纳米器件创造出了新的可能性。

来自澳大利亚的科学家小组发现,至少在纳米尺度上,钻石可以弯曲变形。这为设计、制造新型的纳米器件创造出了新的可能性。

钻石是科学家和珠宝商眼中的宝贝,因为金刚石(钻石的原石)具有一系列非凡的性能,包括它那非凡的硬度。金刚石打磨成钻石后,便成为了世界上最坚硬、成分最简单、具有立方结构的天然宝石。

研究人员表示,这个发现为传感、防御和储能领域中新型纳米器件的设计和研制提供了一系列新的可能性,但同时也揭露出了未来纳米技术可能面临的挑战。

碳基纳米材料,比如金刚石,通常具有特殊的科学和技术价值,因为“它们的机械性能在自然状态下,和在微观、纳米级的尺度下,可能会有很大的不同,”该研究的主要作者、来自悉尼理工大学的Blake Regan表示。

“金刚石在纳米光子学、微电子机械系统和辐射屏蔽等新兴应用领域里的表现优异,这就意味着,在医学成像、温度传感、量子信息处理和通信等领域,金刚石的用途十分广泛。”

Regan说道:“因此,我们需要知道这些材料在纳米尺度上的行为——如何弯曲、变形、改变状态、开裂。但此前,关于单晶金刚石这方面的信息,我们一无所知。”

该团队的科学家们来自科廷大学和悉尼大学,他们使用的纳米针长度约为20nm,比人类头发细10000倍(头发直径约为0.2mm)。扫描电子显微镜对纳米粒子施加电场力。通过使用这种独特的、非破坏性的、可逆的技术,研究人员证实,金刚石纳米柱可以弯曲90度,但却不会破裂。

除了这种弹性变形外,研究人员还观察到,在纳米尺度上出现一种特殊的晶向选择(晶格方向不同,晶体性质不同)时,出现了一种全新的塑性变形方式。

UTS首席研究员Igor Aharonovich教授表示,结果就是意外地出现了一种新的碳状态:08-碳。

“了解纳米结构材料如何变形、扭曲,改变纳米结构的参数后对其机械、磁性、光学上的物理性质产生何种影响,都是非常重要的。”

他说道:“纳米技术的潜在应用多种多样。我们的发现将有助于在超级电容器、光学滤光片,甚至是空气过滤等应用中,设计制造出新型器件。”


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