Stwierdzić, że diament należy do materiałów o niewielkiej elastyczności, to za mało. Surowiec ten niemal nie podlega deformacji: podczas gdy najbardziej rozciągliwe materiały bez problemu wytrzymują kilkusetprocentowe odkształcenia, większość diamentów można odkształcić sprężyście maksymalnie o 0,4% – chyba że pracujemy w nanoskali, w której materiał ten wykazuje się dużo większą elastycznością. 

Już kilka lat temu naukowcy z City University w Hongkongu z sukcesem rozciągnęli igły diamentowe o ok. 9%. Teraz przyszedł czas na bardziej złożone struktury: badacze zbudowali diamentowe nanomostki o długości ok. 1000 nm i szerokości 300 nm, a następnie poddali je naprężeniom rozciągającym. Wyniki testów okazały się obiecujące: diament wykazywał odkształcenie sprężyste na poziomie ok. 7,5%, a po zwolnieniu siły wracał do swojego pierwotnego kształtu. Jeszcze lepsze efekty przyniosły testy na kolejnych, zoptymalizowanych próbkach – tym razem rozciągnięto diament o 9,7%, tj. blisko teoretycznej granicy jego sprężystości.

Jednocześnie naukowcy badali właściwości materiału przy różnych stopniach naprężenia – od 0 do 12%. Okazało się, że wraz ze wzrostem odkształcenia maleje przerwa energetyczna diamentu, a tym samym lepiej przewodzi on prąd elektryczny. Najlepszą przewodność – na poziomie 2 elektronowoltów – uzyskano przy odkształceniu poniżej 9%. Z kolei przy odkształceniu powyżej tej granicy, ale przy innej orientacji krystalicznej przerwa energetyczna zmieniała charakter z pośredniego na bezpośredni. A to oznacza, że przechodzący przez diament elektron mógłby emitować bezpośrednio foton, co przełożyłoby się na wzrost wydajności urządzeń optoelektronicznych.

Naukowcy liczą, że badania przyczynią się do odkrycia nowych zastosowań odkształconego diamentu w elektronice i optoelektronice, dając asumpt do opracowania nowych, diamentowych urządzeń elektronicznych.

Źródło: City University of Hongkong