Les scientifiques étirent un diamant pour améliorer ses propriétés électroniques
Le diamant est un matériau solide bien connu, mais maintenant les scientifiques de l'Université de Hong Kong ont pu l'étirer plus que jamais. Pourquoi? L'étirement d'échantillons nanométriques modifie leurs propriétés électroniques et optiques, ce qui pourrait ouvrir un nouveau monde de dispositifs diamantés.
Dire que le diamant n'est pas très élastique serait un euphémisme - alors que les matériaux les plus élastiques peuvent atteindre des déformations élastiques en traction de plusieurs centaines de pour cent, le diamant s'étire au maximum à moins de 0,4 pour cent.
Cependant, à l'échelle nanométrique, le diamant devrait théoriquement avoir une élasticité beaucoup plus élevée. Il y a quelques années, une équipe de l'Université de Hong Kong a étiré les aiguilles en diamant de taille nanométrique jusqu'à 9%.
Dans la nouvelle étude, les scientifiques ont franchi une étape supplémentaire. Ils ont créé des spécimens de diamant en forme de pont d'environ 1000 nanomètres de long et 300 nm de large et les ont étirés. Sur un certain nombre de cycles, le diamant a montré une déformation élastique d'environ 7,5% sur toute sa surface, avant de retrouver sa forme d'origine une fois la pression relâchée.
Lors de tests ultérieurs, les chercheurs ont optimisé la forme des échantillons, puis ont réussi à étirer encore plus le diamant - jusqu'à 9,7%. On dit que cela est proche de la limite élastique théorique du diamant.
Mais l'expérience ne consistait pas seulement à étirer un diamant - elle pourrait ouvrir la voie à de nouveaux composants électroniques fabriqués à partir de diamant. L'application de ce type de déformation peut en fait modifier certaines des propriétés électroniques et photoniques du matériau.
Pour savoir combien, les scientifiques ont modélisé les propriétés électroniques du diamant à différents niveaux de déformation, de zéro à 12 pour cent. Ils ont constaté que lorsque la contrainte de traction augmente, la bande interdite d'un diamant diminue, ce qui signifie essentiellement que le diamant devient plus conducteur d'électricité.
Il a culminé à environ 9 pour cent de tension. En utilisant la spectroscopie, les scientifiques ont confirmé cette tendance à une diminution de la bande interdite dans les échantillons de diamants.
Les chercheurs disent que le resserrement du diamant pourrait le rendre plus utile pour une gamme d'applications électroniques différentes.
Fait intéressant, des simulations ont également montré que l'étirement du diamant de plus de 9 pour cent dans une orientation cristalline différente changerait sa bande interdite d'indirecte à directe. Cela signifie qu'un électron qui le traverse peut émettre directement un photon, rendant potentiellement les dispositifs optoélectroniques plus efficaces.
La recherche a été publiée dans la revue Science.