El diamante es conocido como el más fuerte de todos los materiales naturales, y con esa resistencia viene otra propiedad estrechamente vinculada: la fragilidad. Pero ahora, un equipo internacional de investigadores del MIT, Hong Kong, Singapur y Corea descubrió que cuando crecíaEn formas extremadamente pequeñas, en forma de aguja, el diamante puede doblarse y estirarse, al igual que el caucho, y volver a su forma original.
El hallazgo sorprendente se informa esta semana en el diario ciencia , en un artículo del autor principal Ming Dao, científico investigador principal en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT; postdoctorado MIT Daniel Bernoulli; autor principal Subra Suresh, ex decano de ingeniería del MIT y ahora presidente de la Universidad Tecnológica Nanyang de Singapur; graduadoestudiantes Amit Banerjee y Hongti Zhang en la Universidad de la Ciudad de Hong Kong; y otros siete de CUHK e instituciones en Ulsan, Corea del Sur.
Los resultados, dicen los investigadores, podrían abrir la puerta a una variedad de dispositivos basados en diamantes para aplicaciones como detección, almacenamiento de datos, actuación, imágenes biocompatibles in vivo, optoelectrónica y suministro de medicamentos. Por ejemplo, se ha explorado el diamantecomo posible portador biocompatible para administrar medicamentos a las células cancerosas.
El equipo demostró que las agujas de diamante estrechas, de forma similar a las puntas de goma en el extremo de algunos cepillos de dientes pero de unos pocos cientos de nanómetros milmillonésimas de metro de ancho, podían flexionarse y estirarse hasta en un 9 por ciento sin romperse, luego vuelve a su configuración original, dice Dao.
El diamante ordinario a granel, dice Bernoulli, tiene un límite de estiramiento muy por debajo del 1 por ciento. "Fue muy sorprendente ver la cantidad de deformación elástica que el diamante a nanoescala podría soportar", dice.
"Desarrollamos un enfoque nanomecánico único para controlar y cuantificar con precisión la deformación elástica ultralarga distribuida en las muestras de nanodiamantes", dice Yang Lu, coautor principal y profesor asociado de ingeniería mecánica y biomédica en CUHK. Colocación de materiales cristalinos como el diamantebajo tensiones elásticas ultralargas, como sucede cuando estas piezas se flexionan, pueden cambiar sus propiedades mecánicas, así como las propiedades de reacción térmica, óptica, magnética, eléctrica, electrónica y química de manera significativa, y podrían usarse para diseñar materiales para aplicaciones específicas a través de "ingeniería de deformación elástica ", dice el equipo.
El equipo midió la curvatura de las agujas de diamante, que se cultivaron mediante un proceso de deposición química de vapor y luego se grabaron hasta su forma final, observándolas en un microscopio electrónico de barrido mientras presionaban las agujas con una punta de diamante estándar de nanoindenter esencialmente la esquina de un cubo. Después de las pruebas experimentales con este sistema, el equipo realizó muchas simulaciones detalladas para interpretar los resultados y pudo determinar con precisión cuánto esfuerzo y tensión podían soportar las agujas de diamante sin romperse.
Los investigadores también desarrollaron un modelo informático de la deformación elástica no lineal para la geometría real de la aguja de diamante, y descubrieron que la tensión máxima de tensión del diamante a nanoescala era de hasta el 9 por ciento. El modelo informático también predijo que el máximo correspondientela tensión local estaba cerca de la resistencia a la tracción ideal conocida del diamante, es decir, el límite teórico alcanzable por el diamante sin defectos.
Cuando toda la aguja de diamante estaba hecha de un cristal, la falla se producía con una tensión de tensión de hasta el 9 por ciento. Hasta que se alcanzara este nivel crítico, la deformación podría revertirse por completo si la sonda se retraía de la aguja y la muestra estabasin carga. Si la aguja diminuta estaba hecha de muchos granos de diamante, el equipo demostró que aún podían lograr deformaciones inusualmente grandes. Sin embargo, la deformación máxima alcanzada por la aguja de diamante policristalino era menos de la mitad que la aguja de diamante cristalino único.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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