Gli scienziati stanno allungando un diamante per migliorarne le proprietà elettroniche
Il diamante è un materiale solido ben noto, ma ora gli scienziati dell'Università di Hong Kong sono stati in grado di allungarlo più che mai. Per che cosa? Lo stiramento di campioni su nanoscala altera le loro proprietà elettroniche e ottiche, il che potrebbe aprire un nuovo mondo di dispositivi diamantati.
Dire che il diamante non è molto elastico sarebbe un eufemismo: mentre i materiali più elastici possono raggiungere deformazioni elastiche da trazione di diverse centinaia di percento, lo stiramento del diamante al massimo raggiunge meno dello 0,4 percento.
Tuttavia, su scala nanometrica, il diamante dovrebbe teoricamente avere un'elasticità molto più elevata. Alcuni anni fa, un team dell'Università di Hong Kong ha allungato gli aghi diamantati di dimensioni nanometriche fino al 9%.
Nel nuovo studio, gli scienziati hanno fatto un ulteriore passo avanti. Hanno creato esemplari di diamanti simili a ponti lunghi circa 1000 nanometri e larghi 300 nm e li hanno allungati. In più cicli, il diamante ha mostrato una deformazione elastica di circa il 7,5% su tutta la sua superficie, prima di tornare alla sua forma originale una volta rilasciata la pressione.
Nei test successivi, i ricercatori hanno ottimizzato la forma dei campioni, quindi sono riusciti ad allungare ulteriormente il diamante, fino al 9,7%. Si dice che questo sia vicino al limite elastico teorico del diamante.
Ma l'esperimento non riguardava solo l'allungamento di un diamante: poteva aprire la strada a nuovi componenti elettronici realizzati con il diamante. L'applicazione di questo tipo di deformazione può effettivamente modificare alcune delle proprietà elettroniche e fotoniche del materiale.
Per scoprire quanto, gli scienziati hanno modellato le proprietà elettroniche del diamante a vari livelli di deformazione, dallo zero al 12 percento. Hanno scoperto che all'aumentare della tensione di trazione, il bandgap di un diamante diminuisce, il che significa essenzialmente che il diamante diventa più elettricamente conduttivo.
Ha raggiunto il picco di circa il 9% di tensione. Utilizzando la spettroscopia, gli scienziati hanno confermato questa tendenza verso una diminuzione del band gap nei campioni di diamanti.
I ricercatori affermano che stringere il diamante potrebbe renderlo più utile per una gamma di diverse applicazioni elettroniche.
È interessante notare che le simulazioni hanno anche dimostrato che allungare il diamante di oltre il 9% con un diverso orientamento del cristallo cambierà il suo intervallo di banda da indiretto a dritto. Ciò significa che un elettrone che lo attraversa può emettere direttamente un fotone, rendendo potenzialmente più efficienti i dispositivi optoelettronici.
La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Science.