(PhysOrg.com) -- Diamanten zijn misschien het best bekend als een symbool van langdurige liefde. Maar halfgeleidermakers hopen ook dat ze zullen uitgroeien tot belangrijke componenten van duurzame micromachines als er een nieuwe methode wordt ontwikkeld door het National Institute of Standards and Technology (NIST) om deze taaie, capabele kristallen bewijst zijn waarde. De methode biedt een nauwkeurige manier om microscopisch kleine sneden in een diamantoppervlak te maken, potentiële voordelen opleveren op zowel meet- als technologisch gebied.

Door hun eigen waarnemingen te combineren met achtergrond uit de materiaalkunde, NIST-halfgeleideronderzoekers hebben een manier gevonden om unieke eigenschappen in diamant te creëren, wat op korte termijn mogelijk kan leiden tot verbeteringen in de nanometrologie. omdat het het team in staat heeft gesteld gaten met een precieze vorm te maken in een van de hardst bekende stoffen. Maar afgezien van het creëren van vrijwel onverwoestbare nanolinialen, de methode zou op een dag kunnen leiden tot de verbetering van een klasse elektronische apparaten die nuttig zijn in mobiele telefoons, gyroscopen en medische implantaten.

Bekend om het maken van de enorm complexe elektronische microchips die onze laptops aansturen, de halfgeleiderindustrie heeft haar portfolio uitgebreid door kleine apparaten met bewegende delen te fabriceren. Geconstrueerd met nagenoeg dezelfde technieken als de elektronische chips, deze “micro-elektromechanische systemen, ” of MEMS, zijn slechts een paar micrometer groot. Ze kunnen omgevingsveranderingen detecteren, zoals hitte, druk en versnelling, waardoor ze mogelijk de basis kunnen vormen van kleine sensoren en actuatoren voor een groot aantal nieuwe apparaten. Maar ontwerpers moeten ervoor zorgen dat kleine bewegende delen niet tot stilstand komen. Een manier om de glijdende delen langer mee te laten gaan zonder kapot te gaan, is door ze van een harder materiaal dan silicium te maken.

“Diamond is misschien wel de ideale stof voor MEMS-apparaten, ', zegt Craig McGray van NIST. “Het is bestand tegen extreme omstandigheden, plus het kan trillen op de zeer hoge frequenties die nieuwe consumentenelektronica vereist. Maar het is heel moeilijk, natuurlijk, en er is geen manier geweest om het op kleine schaal heel precies te ontwikkelen. We denken dat onze methode dat kan bereiken.”

De methode maakt gebruik van een chemisch etsproces om holtes in het diamantoppervlak te creëren. De kubusvorm van een diamantkristal kan op verschillende manieren worden gesneden - een feit waarvan juweliers profiteren bij het maken van facetten op edelstenen. De snelheid van het etsproces hangt af van de oriëntatie van het plakje, gebeurt veel langzamer in de richting van de "vlakken" van de kubus - denk aan het hakken van de kubus in kleinere kubussen - en deze vlakvlakken kunnen worden gebruikt als een soort grens waar het etsen kan worden gestopt wanneer gewenst. In hun eerste experimenten, het team creëerde holtes met een breedte van 1 tot 72 micrometer, elk met gladde verticale zijwanden en een vlakke bodem.
“We willen graag uitzoeken hoe we de beheersing van dit proces vervolgens kunnen optimaliseren, "Mcray zegt, "maar sommige manieren waarop diamant zich gedroeg onder de omstandigheden die we gebruikten, waren onverwacht. We zijn van plan om enkele van deze mysteries te onderzoeken terwijl we een prototype diamant MEMS-apparaat ontwikkelen.”