Los diamantes son el material natural más fuerte en la Tierra. También es conocido por sus propiedades incomparables, como alta rigidez, conductividad térmica excepcional, alta resistencia química y alta transparencia óptica. Aunque estas notables propiedades del diamante lo hacen altamente deseable paraEn muchas aplicaciones científicas y tecnológicas, el progreso ha sido lento debido a su fragilidad.
Un estudio reciente, afiliado a UNIST ha revelado que los diamantes quebradizos pueden doblarse y estirarse elásticamente cuando se convierten en agujas ultrafinas.
Este avance ha sido realizado conjuntamente por el equipo del Profesor Distinguido Feng Ding del Centro para Materiales de Carbono Multidimensional CMCM, dentro del Instituto de Ciencias Básicas SII de UNIST, en colaboración con un equipo internacional de investigadores del Instituto de Tecnología de MassachusettsMIT, City University of Hong Kong y Nanyang Technological University. Los resultados del estudio se informaron esta semana en la revista ciencia .
El equipo demostró que sus agujas de diamante a nanoescala podían flexionarse y estirarse hasta en un nueve por ciento sin romperse, luego volver a su forma original. Su descubrimiento anula completamente las teorías anteriores de que los diamantes son frágiles. Sus resultados, según el equipo de investigación, podríanabre posibilidades sin precedentes para ajustar sus propiedades ópticas, optomecánicas, magnéticas, fonónicas y catalíticas a través de la ingeniería de deformación elástica.
"La elasticidad ultra alta del diamante se debe a la escasez de defectos internos"
Según los investigadores, el diamante ordinario a granel tiene un límite de estiramiento muy inferior al uno por ciento. En el estudio, el grupo del profesor Ming manejó el cálculo químico y el análisis de la estructura cristalina del diamante y atribuyó que la elasticidad ultraalta dellas nanoneedles de diamante se deben a la escasez de defectos internos y a la superficie relativamente lisa.
"Los diamantes, ya sean naturales o artificiales, tienen defectos internos en su estructura cristalina", dice el profesor Ding. "Cuando se aplica fuerza externa a estos defectos, pueden romperse y finalmente romperse".
En el estudio, a través de simulaciones detalladas, el profesor Ding determinó con precisión cuánto estrés y tensión podían soportar las agujas de diamante sin romperse. Determinó que el estrés local máximo correspondiente estaba cerca del límite teórico conocido que se puede lograr con un diamante perfecto y sin defectosSeñaló que los diamantes sin defectos pueden estirarse hasta en un 12% sin romperse.
"Las agujas de diamante se estiraron y flexionaron hasta un 9% sin ninguna rotura".
El equipo de investigación de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong logró fabricar agujas de diamante a nanoescala mediante grabado por plasma de películas finas de diamante depositadas en sustratos de Si a través de deposición de vapor químico asistido por sesgo CVD. Como resultado, el equipo pudopara demostrar una deformación elástica ultragrande y totalmente reversible de agujas de diamante monocristalinas y policristalinas a nanoescala ~ 300 nanómetros.
El equipo midió la curvatura de las agujas de diamante, que se cultivaron a través de 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.Demostraron experimentalmente que las agujas monocristalinas son simultáneamente ultrafuertes y susceptibles a una gran deformación elástica, con una deformabilidad mecánica totalmente reversible de hasta un máximo del 9% de la tensión elástica de tensión.
El equipo de investigación espera que sus hallazgos puedan conducir a una mejora del rendimiento en las aplicaciones, que incluyen bioimagen y biosensores, resonadores nanomecánicos mediados por tensión, suministro de fármacos, almacenamiento de datos y dispositivos optomecánicos, así como nanoestructuras de resistencia ultra. Además, el profesor Ding señaló queUna gran deformación elástica en agujas de diamante a nanoescala será adecuada para su uso en pantallas flexibles y plegables de próxima generación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan UNIST . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cite esta página :