Открыто новое свойство алмазов: эластичность на наноуровне

Физики установили, что алмазы диаметром около 4 нанометров становятся примерно на 30 % менее жесткими по сравнению с более крупными частицами. Эксперимент показал, что при уменьшении размера с 12 до 4 нанометров механическая жесткость кристаллов заметно снижается.

Исследование провела группа под руководством Чунсиня Шаня из Чжэнчжоуского университета. Ученые изучали поведение наноалмазов, зажимая отдельные частицы между двумя цилиндрами с алмазными наконечниками. Система была оснащена датчиком силы для регистрации сопротивления материала и микроскопом для визуального контроля деформации. Измерения проводились в условиях высокого вакуума, чтобы исключить влияние внешней среды. Эксперимент повторили примерно на ста частицах для повышения точности результатов.

Анализ показал, что при уменьшении размеров возрастает доля атомов, находящихся на поверхности частицы, по отношению к числу атомов в ее внутренней части. При этом связи между поверхностным слоем и ядром оказываются слабее, чем связи внутри объема более крупных кристаллов. Именно это изменение структуры на наноуровне приводит к повышенной эластичности частиц.

Дополнительное компьютерное моделирование подтвердило экспериментальные данные. Ранее исследования уже фиксировали изменение механических свойств алмазов на наноуровне, однако в новой работе изучались частицы, размер которых был примерно в десять раз меньше по сравнению с предыдущими экспериментами.

Полученные данные уточняют представления о механическом поведении алмазов при экстремальном уменьшении их размеров и учитываются при разработке электронных и квантовых устройств с использованием наноалмазов.

Источник: New Scientist Ltd.