Diamant wordt gewaardeerd door zowel wetenschappers als juweliers, grotendeels voor een reeks buitengewone eigenschappen, waaronder uitzonderlijke hardheid. Nu heeft een team van Australische wetenschappers ontdekt dat diamant kan worden gebogen en vervormd. tenminste op nanoschaal.

De ontdekking opent een scala aan mogelijkheden voor het ontwerp en de engineering van nieuwe apparaten op nanoschaal in sensing, defensie en energieopslag, maar toont ook de uitdagingen die in het verschiet liggen voor toekomstige nanotechnologieën, zeggen de onderzoekers.

Op koolstof gebaseerde nanomaterialen, zoals diamant, waren van bijzonder wetenschappelijk en technologisch belang omdat, "in hun natuurlijke vorm, hun mechanische eigenschappen kunnen heel anders zijn dan die op micro- en nanoschaal, " zei de hoofdauteur van de studie, gepubliceerd in Geavanceerde materialen , doctoraat student Blake Regan van de University of Technology Sydney (UTS).

"Diamond is de koploper voor opkomende toepassingen in nanofotonica, micro-elektrische mechanische systemen en stralingsafscherming. Dit betekent een breed scala aan toepassingen in medische beeldvorming, temperatuurwaarneming en verwerking en communicatie van kwantuminformatie.

"Het betekent ook dat we moeten weten hoe deze materialen zich gedragen op nanoschaal - hoe ze buigen, vervormen, status veranderen, scheur. En we hebben deze informatie niet gehad voor monokristallijne diamant, ' zei Regan.

Het team, waaronder wetenschappers van Curtin University en Sydney University, gewerkt met diamanten nanonaalden, ongeveer 20nm lang, of 10, 000 keer kleiner dan een mensenhaar. De nanodeeltjes werden onderworpen aan een elektrische veldkracht van een scanning elektronenmicroscoop. Door gebruik te maken van deze unieke, niet-destructieve en omkeerbare techniek, konden de onderzoekers aantonen dat de nanonaalden, ook bekend als diamanten nanopilaren, kan in het midden tot 90 graden worden gebogen zonder te breken.

Naast deze elastische vervorming, de onderzoekers observeerden een nieuwe vorm van plastische vervorming wanneer de afmetingen van de nanopijler en de kristallografische oriëntatie van de diamant op een bepaalde manier samenkwamen.

Hoofdonderzoeker UTS-professor Igor Aharonovich zei dat het resultaat de onverwachte opkomst was van een nieuwe staat van koolstof (genaamd 08-koolstof) en demonstreerde het "ongekende mechanische gedrag van diamant".

"Dit zijn zeer belangrijke inzichten in de dynamiek van hoe nanogestructureerde materialen vervormen en buigen en hoe het veranderen van de parameters van een nanostructuur elk van zijn fysieke eigenschappen kan veranderen van mechanisch naar magnetisch naar optisch. In tegenstelling tot veel andere hypothetische fasen van koolstof, 08-koolstof verschijnt spontaan onder spanning met de diamantachtige bindingen die geleidelijk op een ritsachtige manier breken, het transformeren van een groot gebied van diamant in 08-koolstof.

"De potentiële toepassingen van nanotechnologie zijn behoorlijk divers. Onze bevindingen zullen het ontwerp en de engineering van nieuwe apparaten ondersteunen in toepassingen zoals supercondensatoren of optische filters of zelfs luchtfiltratie, " hij zei.