科学者たちは、電子特性を改善するためにダイヤモンドを伸ばしています

科学者たちは、電子特性を改善するためにダイヤモンドを伸ばしています

ダイヤモンドはよく知られている固体材料ですが、今では香港大学の科学者がこれまで以上に伸ばすことができました。何のために?ナノスケールのサンプルを伸ばすと、電子的および光学的特性が変化し、ダイヤモンドデバイスの新しい世界が開かれる可能性があります。

ダイヤモンドがあまり弾力性がないと言うのは控えめな表現です-ほとんどの弾力性のある材料は数百パーセントの引張弾性変形を達成できますが、ダイヤモンドの伸びは最大で0.4パーセント未満に達します。

ただし、ナノスケールでは、ダイヤモンドは理論的にははるかに高い弾性を持つはずです。数年前、香港大学のチームがナノサイズのダイヤモンド針を最大9パーセント伸ばしました。

新しい研究では、科学者はそれをさらに一歩進めました。彼らは、長さ約1000ナノメートル、幅300 nmの橋のようなダイヤモンド標本を作成し、それらを伸ばしました。数サイクルにわたって、ダイヤモンドは、圧力が解放されると元の形状に戻る前に、その表面全体で約7.5%の弾性変形を示しました。

その後のテストでは、研究者はサンプルの形状を最適化し、ダイヤモンドをさらに最大9.7パーセント伸ばすことができました。これは、ダイヤモンドの理論的な弾性限界に近いと言われています。

しかし、実験はダイヤモンドを伸ばすだけではありませんでした-それはダイヤモンドから作られた新しい電子部品への道を開くことができました。この種の変形を適用すると、実際に材料の電子的およびフォトニック特性の一部が変化する可能性があります。

科学者たちは、どれだけの量を見つけるために、0から12パーセントまでのさまざまなレベルの変形でダイヤモンドの電子特性をモデル化しました。彼らは、引張応力が増加するにつれて、ダイヤモンドのバンドギャップが減少することを発見しました。これは、本質的に、ダイヤモンドがより導電性になることを意味します。

それは約9パーセントの張力でピークに達しました。分光法を使用して、科学者はダイヤモンドサンプルのバンドギャップの減少に向かうこの傾向を確認しました。

研究者たちは、ダイヤモンドを締めることで、さまざまな電子用途にさらに役立つ可能性があると述べています。

興味深いことに、シミュレーションでは、異なる結晶方位でダイヤモンドを9%以上伸ばすと、バンドギャップが間接から直線に変化することも示されています。これは、それを通過する電子が直接光子を放出できることを意味し、光電子デバイスをより効率的にする可能性があります。

この研究はジャーナルScienceに掲載されました。