Vědci objevili elektrizující diamant

Podle týmu vědců vedeného Nany University of Technology (NTU Singapore) a Massachusetts Institute of Technology mohou diamanty přenášet elektřinu jako kovy při jejich transformaci na kmeny v nanoměřítku.S:), USA.

Pomocí počítačových simulací tým, který zahrnuje vědce z ruského Skolkovského institutu vědy a technologie (Skoltech), ukázal jako první důkaz, že mechanické namáhání nanesené na diamantové jehly v měřítku může nevratně změnit jejich geometrii s jejich elektrickými vlastnostmi. přenášející kovovou vodivost při pokojové teplotě և pod tlakem.

Studie byla zveřejněna v časopise Vědecký bulletin Národní akademie věd Spojených států amerických 6. října 2020 může vést k dalším programům v elektroenergetice, které se používají v široké škále inteligentních sítí vozidel և elektrických spotřebičů gr. LED s vysokou účinností; optická zařízení; : kvantová senzace, která zesiluje և zlepšuje to, co senzory v současné době mohou dělat.

Autoři této studie jsou prezident NTU profesor Subra Suresh, profesor MIT Ju a hlavní vědecký pracovník Lin և MIT Ming Dao. Seznam autorů zahrnuje doktoranda MIT Heina Shina, Skoltecha Eugena Ymbalova a profesora Alexandra Shape!

Tento objev navazuje na experimentální objev vědců NTU-Hong Kong-MIT, vedených profesorem Sureshem, který v roce 2018. Publikoval vědecký článek o tom, že diamantové nano jehly, každá tisíckrát tenčí než pramen lidských vlasů, lze výrazně naklonit nebo natáhnout, aby je bylo možné po uvolnění napětí stáhnout a nepoškodit.

Extrémně vysoká tvrdost a tuhost diamantu, stejně jako jeho extrémní fyzikální vlastnosti, z něj činí žádoucí kandidátský materiál pro aplikovanou odrůdu. Nové objevy připravují cestu novým aplikacím pro diamanty v oblasti kvantové informace, energetické elektroniky a fotoniky, včetně použití kvantových senzorů, vysoce účinných fotodetektorů, emitorů a biomedicínských obrazů.

Profesor Suresh, který je také profesorem na NTU Honored University, uvedl: „Schopnost navrhovat a navrhovat elektrickou vodivost v diamantu beze změny jeho chemického složení nebo stability mu dává bezprecedentní flexibilitu při přizpůsobování funkcí. Metody uvedené v této práci lze aplikovat drátovým inženýrstvím na širokou škálu dalších polovodičových materiálů technologického zájmu v mechanických, mikroelektronických, biomedicínských, energetických a fotonických aplikacích.

Kovový vysílač z izolátoru

Materiály, které umožňují snadný průchod elektřiny, se nazývají elektrické vodiče, zatímco materiály podobné diamantům se nenazývají elektrické izolátory.

Většina koní má dobrou elektrickou izolaci díky ultrazvukovému pásmu 5,6 elektronvoltů (elektrických voltů). To znamená, že k excitaci elektronů materiálu je zapotřebí velké množství energie, než mohou být přeneseny v elektrickém proudu. Čím menší je pásový pás, tím snazší je tok proudu.

Pomocí počítačových simulací, které zahrnovaly kvantovou mechaniku, analýzu mechanických deformací a strojové učení, vědci zjistili, že by mohli zúžit pás deformací diamantové nano jehly nakloněním, jak explodovala z diamantové sondy.

Ukázali, že se zvyšujícím se napětím na diamantové nano-jehle se jeho promítaný pás zúžil, což vedlo k větší elektrické vodivosti. Kravata byla úplně pryč, napětí jehly to vydrželo, dokud se nerozbilo. Poté ukázali, že takové metalizace diamantu v nanoměřítku lze dosáhnout bez nestability pozadí nebo indukce fázového posunu měkkého materiálu tužky od diamantového grafitu.

Vědci poté použili výsledky simulace k vývoji algoritmů strojového učení k určení obecných podmínek pro dosažení optimální elektrické vodivosti diamantů v měřítku v různých geometrických konfiguracích. Tento vědecký výzkum v rané fázi ukazuje potenciál pro další vývoj potenciálních zařízení s nebývalým výkonem.

Spoluautor Professor profesor MIT Ju a Lee řekli: „Zjistili jsme, že je možné snížit pásmovou propust z 5,6 eV na nulu. To znamená, že pokud můžete plynule měnit z 5,6 na nulu eV, pokrýváte celou škálu pásem. Prostřednictvím napěťového inženýrství můžete mít diamant se silikonovou čepelí, který se běžněji používá jako polovodič, nebo nitrid gália, který se používá pro LED. Můžete ho dokonce donutit, aby se stal infračerveným detektorem, nebo detekovat celé spektrum světla až po ultrafialovou část spektra. “

Přečtěte si více o Diamond Into Metal Transformation v této studii.

Odkaz. Diamond e Shi, Ming Dao, Jevgenij ym Imbalov, Alexander Shape, Ju a Li և Subra Suresh „Diamond Metallization“, 5. října 2020 Vědecký bulletin Národní akademie věd,
DOI: 10.1073 / pnas.2013565117:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Znepokojující nový důkaz, že vakcíny COVID-19 jsou méně účinné než nové varianty koronaviru

Asistentka lékaře Philana Liang připravuje láhev vakcíny COVID-19 na Lékařském kampusu University of Washington. Nový výzkum na Lékařské fakultě University of Washington v...

Rad solární chlazení – solární ohřev z jednoho systému. Není nutná elektřina

Systém snížil teplotu uvnitř testovacího systému ve venkovním prostředí vystaveném přímému slunečnímu záření o více než 12 stupňů Celsia (22 stupňů Fahrenheita). Půjčka...

Odkrytý 260 milionů let starý zabiják

Živá rekonstrukce anteosaura útočícího na býložravého moschognatha. Fotografický kredit: Alex Bernardini (@SimplexPaleo) 260 milionů let starý dravec Anteosaurus, dříve považován za těžkého, pomalého a...

Fyzici částic řeší problémy, které „sledují“ více než 20 let

Obrázek ukazuje dráhu paprsku, který prochází měděným vysokofrekvenčním kvadrupólem, černým dipólovým magnetem a štěrbinovým měřicím systémem na detektoru částic. Strukturální složitost paprsku se...

Paleontologové řeší 150 let starou záhadu – a objevují novou skupinu hmyzu

Křídlo nového druhu Okanagrion hobani z fosilního naleziště McAbee v Britské Kolumbii je samoobslužným hmyzem nového podřádu Cephalozygoptera. Kredit: Copyright Zootaxa, použitý v...

Newsletter

Subscribe to stay updated.