Найден способ заставить алмаз проводить электрический ток

В обычном состоянии алмаз представляет собой изолятор. Ранее считалось, что изменить эти физические свойства никак нельзя. Но новая теория предсказывает, что из алмаза можно сделать полупроводник или даже придать ему металлическую проводимость.Найден способ заставить алмаз проводить электрический токUnsplash

Алмаз, хоть и очень твердый, не проводит электрический ток. Новая теория предсказывает, что при определенной величине деформации и ориентации кристалла из алмаза можно сделать полупроводник или даже придать ему металлическую проводимость.

Алмаз — материал с уникальными физическими свойствами. Однако его слабым местом всегда была низкая электрическая проводимость. Тем не менее, если удастся получить из алмаза проводник, это откроет целый спектр потенциальных применений — новые типы солнечных элементов, высокоэффективные светодиоды, а также новые оптические устройства и квантовые датчики.

Теперь физики, опубликовавшие свое исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представили новую теоретическую модель, согласно которой при правильной деформации алмазных наночастиц можно придать их проводящие свойства как у металла.

Чтобы создать новую модель, исследователи использовали комбинацию квантово-механических расчетов, анализа механической деформации и машинного обучения. Эта работа основана на предыдущих исследованиях, в которых физики показали, что крошечные алмазные иглы диаметром всего в несколько сотен нанометров могут сильно изгибаться без разрушения при комнатной температуре. Ученые могли многократно сгибать такие наноиглы и растягивать их, увеличивая длину на 10%. Что самое интересное, после снятия воздействия материал затем возвращался к своей изначальной форме без изменения внутренней структуры.

Новое исследование показало, что такие деформации могут изменять ширину запрещенной зоны. Этот параметр определяет проводимость материала и его величина отличает между собой изоляторы, полупроводники и проводники. Теоретическая модель, предложенная физиками в исследовании, показывает, что ширину запрещенной зоны алмаза можно медленно изменять в широком диапазоне. Это значит, что из изолятора сверхтвердый материал можно превратить в полупроводник и проводник.

Однако, чтобы придать алмазу такие свойства, на практике нужно соблюсти массу условий — от правильной ориентации кристаллитов алмаза до точной величины деформации. Теперь физики будут пытаться воспроизвести рассчитанные условия на практике, чтобы создать новое поколение «умных» материалов.

Источник https://www.popmech.ru/science/news-628553-nayden-sposob-zastavit-almaz-provodit-elektricheskiy-tok