Mokslininkai atrado įelektrinantį deimantą

Deimantai gali perduoti elektrą, pavyzdžiui, metalus, kai jie transformuojasi į nanomasto padermes, teigia mokslininkų komanda, vadovaujama Nany technologijos universiteto (NTU Singapūras) ir Masačusetso technologijos instituto (NTU Singapore).SU:), JAV.

Naudodama kompiuterines simuliacijas, tyrėjų iš Rusijos Skolkovo mokslo ir technologijos instituto („Skoltech“) komanda įrodė kaip ankstyvus įrodymus, kad nanometrinių deimantų adatoms taikomas mechaninis įtempimas gali negrįžtamai pakeisti jų geometriją ir jų elektrines savybes. perduodamas į metalą panašų laidumą kambario temperatūroje և esant slėgiui.

Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Jungtinių Amerikos Valstijų Nacionalinės mokslų akademijos mokslinis biuletenis 2020 m. Spalio 6 d. Gali atsirasti tolesnių elektros elektronikos programų, kurios naudojamos įvairiuose transporto priemonių, elektros prietaisų, išmaniųjų tinklų asortimentuose. Aukšto efektyvumo šviesos diodai; optiniai prietaisai; : kvantinis pojūtis, kuris sustiprina և, pagerina tai, ką jutikliai šiuo metu gali padaryti.

Šio tyrimo autoriai yra NTU prezidentas profesorius Subra Sureshas, ​​MIT profesorius Ju ir Lin և MIT pagrindinis mokslininkas Mingas Dao. Autorių sąraše yra MIT doktorantas Heinas Shinas, Skoltechas Eugenijus Ymbalovas ir profesorius Aleksandras Shape’as!

Šis atradimas seka eksperimentiniu NTU-Honkongo-MIT mokslininkų atradimu, kuriam vadovavo profesorius Sureshas, ​​kuris 2018 m. Moksliniame straipsnyje teigiama, kad deimantines nano adatas, kurių kiekviena yra tūkstantį kartų plonesnė už žmogaus plaukų sruogą, galima gerokai sulenkti arba ištempti, kad, atleidus įtampą, jas būtų galima nesugadinus atitraukti.

Dėl ypač didelio deimanto kietumo ir standumo, taip pat dėl ​​ypatingų jo fizinių savybių, jis yra pageidautinas medžiagos variantas. Nauji atradimai taip pat atveria kelią naujiems deimantų pritaikymams kvantinės informacijos, energijos elektronikos ir fotonikos srityse, įskaitant kvantinių jutiklių, labai efektyvių fotodetektorių, spinduolių ir biomedicininių vaizdų naudojimą.

Profesorius Sureshas, ​​kuris taip pat yra NTU Honored universiteto profesorius, sakė: „Gebėjimas projektuoti ir suprojektuoti deimanto elektrinį laidumą, nekeičiant jo cheminės sudėties ar stabilumo, suteikia jam precedento neturintį lankstumą pritaikant funkcijas. Šiame darbe parodyti metodai gali būti pritaikyti vielos inžinerijai daugybei kitų puslaidininkių medžiagų, kurios domina technologinius interesus mechaninėse, mikroelektronikos, biomedicinos, energetikos ir fotonikos srityse.

Metalinis siųstuvas iš izoliatoriaus

Medžiagos, leidžiančios lengvai praleisti elektrą, vadinamos elektros laidininkais, o į deimantus panašios medžiagos nėra vadinamos elektros izoliatoriais.

Daugumos arklių elektrinė izoliacija yra gera dėl 5,6 elektronų (elektrinių voltų) ultragarso juostos. Tai reiškia, kad medžiagos elektronams sužadinti reikalingas didelis energijos kiekis, kol juos galima nešti elektros srove. Kuo mažesnė diržo juosta, tuo lengviau teka srovė.

Naudodami kompiuterinius modeliavimus, apimančius kvantinę mechaniką, mechaninių deformacijų analizę ir mašininį mokymąsi, mokslininkai nustatė, kad jie gali susiaurinti juostą deformuodami deimantinę nano adatą ją pakreipdami, kai ji atstumia deimanto zondą.

Jie parodė, kad didėjant įtampai per deimantinę nano adatą, jos numatoma juosta susiaurėjo, dėl to padidėjo elektros laidumas. Kaklaraištis buvo visiškai išnykęs, adatos įtempimas galėjo atlaikyti, kol jis sulūžo. Tada jie parodė, kad tokią deimantų metalizaciją nanometrinėje skalėje galima atlikti be fono nestabilumo ar deimantinio grafito, dėl kurio fazės transformuojasi pieštukų minkšta medžiaga.

Tada mokslininkai naudojo modeliavimo rezultatus kurdami mašininio mokymosi algoritmus, kad nustatytų bendras sąlygas, kaip pasiekti optimalų nanodalelių deimantų elektrinį laidumą įvairiomis geometrinėmis konfigūracijomis. Šie moksliniai tyrimai ankstyvoje stadijoje rodo tolesnio potencialo neturinčio našumo prietaisų kūrimo galimybes.

Bendraautorė և MIT profesoriai Ju ir Lee sakė: „Mes išsiaiškinome, kad įmanoma sumažinti pralaidumą nuo 5,6 eV iki nulio. Tai reiškia, kad jei jūs galite nuolat keisti nuo 5,6 iki nulio eV, jūs aprėpiate visą diapazoną diapazonų. Naudodami deformacijų inžineriją, deimantas gali turėti silicio juostą, kuri dažniausiai naudojama kaip puslaidininkis, arba galio nitridą, kuris naudojamas šviesos diodams. Jūs netgi galite priversti jį tapti infraraudonųjų spindulių detektoriumi arba aptikti visą šviesos spektrą iki ultravioletinės spektro dalies “.

Šiame tyrime skaitykite daugiau apie deimantą į metalo transformaciją.

Nuoroda. „Diamond e Shi“, Ming Dao, Jevgenijus ym Imbalovas, Aleksandras Shape’as, Ju ir Li և Subra Suresh „Deimantinė metalizacija“, 2020 m. Spalio 5 d. Nacionalinės mokslų akademijos mokslinis biuletenis,
DOI: 10.1073 / pnas.2013565117:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Stalo pusbrolis gali padaryti įkraunamas baterijas greitesnes ir saugesnes

Neutronų sklaida buvo naudojama tiriant netaisyklingą akmens druską, kuri gali būti naudojama kuriant saugesnius, greitesnius akumuliatorių įkrovimo anodus. Paskola: ORNL / ill il...

Naudojant cheminį perdirbimą, kad būtų išvengta milijonų tonų atliekų

Kasmet sąvartynuose išverdama 3,5 milijono tonų sauskelnių. Šių vystyklų viduje esanti superabsorbuojanti medžiaga yra sudaryta iš polimerų matricos, kuri plečiasi po drėgmės. Polimerai yra...

Čempiono tamsioji skylė atstūmė Flerą nuo mūsų, tačiau jo didžiulė galia nukreipia atgal į mūsų vadovą

Beveik palaipsniui matomas šokiruojantis dujų diskas aplink juodąją skylę įgauna dvipusę išvaizdą. Pernelyg didelė juoda gravitacija keičia šviesos kelius iš skirtingų disko dalių...

Naujasis FORCE modelis aiškiai numato, kaip audros ir pakilęs jūros lygis paveiks pakrantes.

Perranporto paplūdimys Šiaurės Kornvalyje (JK) buvo paveiktas stiprių audrų ir kylančio jūros lygio. Kreditas: Plimuto universitetas Viso pasaulio pakrančių bendruomenės vis dažniau susiduria su...

Kaip ūdrų raumenys įgalina šaltą vandens gyvenimą

Ūdra plaukioja vandens paviršiumi. Kreditas: Tray Wright / Teksaso A&M universitetas (vaizdas gautas pagal USFWS leidimą Nr. Marine-Mammal Nr. MA-043219 R. Davisui) ...

Newsletter

Subscribe to stay updated.