FestivalNauki.ru
En Ru
cентябрь-ноябрь
176 городов
September – October
176 cities
12-14 октября 2018
МГУ | Экспоцентр | 90+ площадок
14–16 октября 2016
Центральная региональная площадка
28–30 октября 2016
ИРНИТУ, Сибэскпоцентр
14–15 октября 2016
Центральная региональная площадка
23 сентября - 8 октября 2017
«ДонЭкспоцентр», ДГТУ
ноябрь-декабрь 2018
МВДЦ «Сибирь»,
Вузы и научные площадки города
6-8 октября 2017
Самарский университет
27-29 октября
Кампус ДВФУ, ВГУЭС
30 сентября - 1 октября
Ледовый каток «Родные города»
21-22 сентября 2018 года
ВКК "Белэкспоцентр"
9-10 ноября 2018 года
Мурманский областной Дворец Культуры

Ученые вырастили алмазы игольчатой и нитевидной формы и исследовали их полезные свойства

Физики МГУ имени М.В.Ломоносова получили кристаллы алмаза в форме геометрически правильных пирамид микрометрового размера и в соавторстве с коллегами из других российских и зарубежных научных центров изучили их люминесцентные и электронно-эмиссионные свойства. Результаты этих исследований были представлены в серии статей, недавно опубликованных в ведущих научных журналах: Journal of LuminescenceNanotechnologyScientific Reports.

 

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова описали структурные особенности микрометровых кристаллов алмаза иглоподобной или нитевидной формы и их взаимосвязь с люминесцентными характеристиками и эффективностью автоэлектронной эмиссии. Люминесцентные свойства таких игольчатых кристаллов алмаза могут найти применение в сенсорах различных типов, квантово-оптических устройствах, могут использоваться для создания элементной базы квантовых компьютеров и в других областях науки техники.

Лучшие друзья девушек и технологов

Бриллианты, представляющие собой ювелирно обработанные кристаллы алмаза, многократно воспеты как «лучшие друзья девушек». Относительно меньшую известность для обывателя получил факт широкого использования алмазов в разнообразных промышленных технологиях. Масштабы технологических применений алмазов значительно превышают их ювелирное использование и имеют тенденцию к постоянному увеличению, как в количественном отношении, так и в смысле расширения разнообразия областей их применения. Такое высокое прикладное значение служит постоянным стимулом для исследователей, занимающихся разработкой новых методов синтеза, обработки, придания алмазу необходимых качеств.

Одной из проблем, решение которой требуется для развития ряда технологий, является изготовление алмазных кристаллов иглоподобной или нитевидной формы. Придание такой формы исходным природным или синтетическим алмазам возможно путем их индивидуальной ручной обработки (шлифовки) аналогично тому, как это делается при изготовлении бриллиантов. Другие способы включают использование литографических и ионно-пучковых технологий, с помощью которых фрагменты необходимой формы отделяют от кристаллов большого размера. Однако такие методы «выпиливания» достаточно затратны и не всегда приемлемы.

В группе исследователей, работающих на физическом факультете МГУ под руководством профессора Александра Образцова, была предложена технология, с помощью которой возможно массовое производство небольших по размерам кристаллов (или кристаллитов) алмаза иглоподобной и нитеобразной формы. Первые результаты, полученные в ходе исследований, проводимых в этом направлении, были опубликованы семь лет назад в журнале Diamond & Related Materials

«Суть предложенного метода состоит в использовании хорошо известной закономерности, определяющей формирование поликристаллических пленок из кристаллитов вытянутой ("столбчатой") формы. Из таких кристаллитов, например, часто состоит лед на поверхности озер, что можно увидеть при его таянии. При изготовлении алмазных поликристаллических пленок обычно стремятся обеспечить условия, при которых составляющие их кристаллиты столбчатой формы тесно примыкают друг к другу, формируя плотную однородную структуру», — комментирует главный автор исследований, профессор кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, доктор физико-математических наук Александр Образцов.

Все, что не алмаз, превращают в газ

Исследователями из МГУ было показано, что считавшиеся ранее «плохими» алмазные пленки, состоящие из отдельных не соприкасающихся друг с другом кристаллитов, могут использоваться для изготовления алмаза в виде иглоподобных или нитевидных образований геометрически правильной пирамидальной формы. Для этого необходимо нагреть такие пленки до определенной температуры на воздухе (или в другой кислородсодержащей среде). При нагреве часть материала пленки окисляется, превращаясь в газ. Поскольку температура окисления зависит от характеристик углеродного материала, и для алмазных кристаллитов она максимальна, то удается так подобрать эту температуру, чтобы превратить в газ весь материал, кроме самих алмазных кристаллитов. Эта относительно простая технология, объединяющая формирование поликристаллических алмазных пленок с заданными структурными характеристиками с их нагревом на воздухе, позволяет получать в массовом количестве алмазные кристаллиты с некоторым варьированием их формы (игольчатые, нитевидные и т.п.). Представление о таких кристаллитах можно получить из электронно-микроскопических изображений.

Такие кристаллиты могут использоваться, например, в качестве элементов с высокой твердостью: режущий инструмент для сверхточной обработки, индентеры или зонды для сканирующих микроскопов. Такое применение было описано в статье, опубликованной учеными ранее в журнале Review of Scientific Instruments. В настоящее время произведенные по этой технологии зонды реализуются как иностранными компаниями, так и на отечественном рынке.

Управление полезными свойствами алмаза — возможно!

В ходе последующих работ, которые были проведены на физическом факультете МГУ, исходная технология была существенно усовершенствована, что позволило варьировать форму и размеры игольчатых кристаллитов и расширило потенциальную область их применения. Исследователи из МГУ обратили внимание также на оптические характеристики алмаза, представляющие значительный фундаментальный научный и прикладной интерес. Результаты этих исследований были представлены в серии статей в Journal of Luminescence, Nanotechnology, Scientific Reports.

В этих недавних публикациях описаны структурные особенности таких кристаллитов и их взаимосвязь с люминесцентными характеристиками и эффективностью автоэлектронной эмиссии. Причем последнее, как отмечают ученые, видимо, является первым примером реализации истинно алмазного автоэмиссионного (или холодного) катода, к получению и исследованию которого было привлечено значительное внимание на протяжении последних двух десятков лет. Люминесцентные свойства игольчатых кристаллов алмаза могут найти применение в сенсорах различных типов, квантово-оптических устройствах, для создания элементной базы квантовых компьютеров и в других областях науки техники.

«Мне особенно хочется отметить значительный вклад в данные работы со стороны молодых ученых, Виктора Клеща и Рината Исмагилова, энтузиазм и интенсивная работа которых позволили получить описанные в обсуждаемых работах научные результаты, отличающиеся высокой степенью новизны, фундаментальной научной и прикладной значимостью», — отмечает Александр Образцов.

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда.

Добавьте свой комментарий

Plain text

  • Переносы строк и абзацы формируются автоматически
  • Разрешённые HTML-теги: <p> <br>
LiveJournal
Регистрация

Новости в фейсбук

Случайные статьи

Ноев Ковчег глазами художников: «Криобанка» и образовательный троллейбус

Клетки человека на автобусе, анимированная ящерица-преподаватель, видеоблог «Криобанка» и ещё 8 просветительских проектов подготовили студенты-иллюстраторы из Британско

В НИИЯФ разрабатывается система радиационного мониторинга в окружающем космическом пространстве

В НИИЯФ МГУ ведутся работы по проекту «Система радиационного мониторинга в окружающем космическом пространстве и на заданных орбитах».

Затерянный мир Конан Дойла в России

Конан Дойл, выдумав «Затерянный мир», наверняка не мог предполагать, что в центре Таймыра далёкой и непонятной России, за Северным полярным кругом, на восточном берегу реки Енисей существует реальный мир, ещё более прекрасный, чем описанное им плато.

Антитела из полимеров позволят эффективно метить и уничтожать раковые клетки

Биологи МГУ изучили эффекторные ответы нейтрофилов человека

Сотрудники биологического факультета, факультета биоинженерии и биоинформатики и Научно-исследовательского института физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского