Самый твёрдый кристалл вдруг стал эластичным — зачем его деформировали

Казалось бы, что может быть твёрже алмаза? Этот кристалл давно известен своей исключительной прочностью, но он практически не поддаётся растяжению. До сих пор учёным удавалось деформировать его всего на 0,4%. Однако исследователи из Городского университета Гонконга сумели изменить представление о возможностях этого уникального материала.

Новая форма, новые возможности

Чтобы растянуть алмаз, команда под руководством профессора Лю Янга (Lu Yang) создала специальные структуры, напоминающие гантели. У этих наноконструкций широкие основания, соединённые тонким "мостиком" — всего 300 нанометров в диаметре и около 1000 нанометров в длину.

Когда на эту зону прикладывалось усилие, структура растягивалась на 9,7% и… возвращалась к исходной форме! Это значение близко к теоретическому пределу упругой деформации алмаза.

Что даёт такая деформация

Оказывается, изменяя кристаллическую решётку, можно получить совершенно новые свойства:

• Сужается запрещённая энергетическая зона, что делает алмаз более проводящим.
• При растяжении около 9% достигается максимальная электропроводность.
• Возможен переход от непрямого перехода электронов к прямому — с испусканием фотонов.

Именно эта последняя особенность открывает дорогу к применению алмазов в оптоэлектронике. Такие свойства могут стать основой новых технологий, в том числе в лазерной технике и фотонике.

Заглядывая в будущее

Смоделированные процессы показывают: если удастся достичь ещё большего растяжения, алмаз полностью изменит своё поведение как материал. Это может привести к революции в электронике. Как говорит сам профессор Лю Янг:

"Я уверен, что нас ждет новая эра алмазов".

Уточнения

Алма́з (от пратюрк. almaz, букв. "неподдающийся", через араб. ألماس‎ ['almās] из др.-греч. ἀδάμας "несокрушимый") — минерал, кубическая аллотропная форма углерода.