Ученые доказали рекордную упругость наноалмазов размером всего 300 нанометров
Международная группа исследователей из Гонконга, Сингапура, Южной Кореи и США установила, что наноразмерные алмазные иглы способны растягиваться почти на 9% без разрушения структуры и полностью возвращаться в исходное состояние. Результаты работы опубликованы в журнале Science и открывают новые перспективы использования алмазов в медицине, оптоэлектронике и IT-технологиях.
Алмаз традиционно считается одним из самых твёрдых и хрупких природных материалов, однако эксперименты показали, что на наноуровне его свойства могут кардинально отличаться. Под руководством Сабры Суреша учёные получили игольчатые алмазные кристаллы диаметром около 300 нанометров. Их синтезировали методом химического осаждения углерода из газовой фазы, после чего подвергли дополнительному травлению, придавая структурам форму тонких щетинок.
Для проверки механических свойств исследователи использовали наноиндентор — высокоточный прибор с острым наконечником, предназначенный для изучения поведения материалов на наноуровне. Испытания показали, что одиночная алмазная игла выдерживает напряжение в диапазоне 89–98 гигапаскалей, растягивается примерно на 9% и при этом не теряет кристаллической структуры. После снятия нагрузки материал полностью восстанавливает исходную форму. Для сравнения, макроскопические алмазы способны выдерживать упругую деформацию лишь около 1%.
Дополнительно учёные исследовали так называемые «щетинки», состоящие из нескольких алмазных кристаллов. Такие структуры также демонстрируют высокую устойчивость к деформациям, хотя уровень упругости у них примерно вдвое ниже, чем у одиночных игл.
Помимо необычной механической гибкости, наноалмазы могут обладать особыми тепловыми, оптическими, магнитными, электрическими и химическими характеристиками. Уже одно лишь сочетание твёрдости и упругости делает их перспективными для создания медицинских зондов, микроинструментов и систем адресной доставки лекарственных препаратов. В перспективе такие материалы могут найти применение и в высокоточной электронике, сенсорах и вычислительных технологиях нового поколения.
Источник: monavista.ru.
