Алмаз, часто прославляемый своей непревзойденной твердостью и прозрачностью, стал исключительным материалом для мощной электроники и квантовой оптики следующего поколения. Алмаз можно спроектировать таким образом, чтобы он был таким же электропроводным, как металл, путем введения примесей, таких как элемент бор.
Исследователи из Университета Кейс Вестерн Резерв и Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне обнаружили еще одно интересное свойство алмазов с добавлением бора, известных как алмазы, легированные бором.
Их выводы могут проложить путь для новых типов биомедицинских и квантовых оптических устройств — более быстрых, эффективных и способных обрабатывать информацию способами, которые классические технологии не могут. Результаты опубликованы в Nature Communications.
Исследователи обнаружили, что легированные бором алмазы демонстрируют плазмоны — волны электронов, которые движутся, когда на них попадает свет, — что позволяет контролировать и усиливать электрические поля в нанометровом масштабе. Это важно для современных биосенсоров, наноразмерных оптических устройств, а также для улучшения солнечных элементов и квантовых устройств.
Ранее было известно, что легированные бором алмазы проводят электричество и становятся сверхпроводниками, но не обладают плазмонными свойствами. В отличие от металлов или даже других легированных полупроводников, легированные бором алмазы остаются оптически прозрачными.
«Алмаз продолжает сиять, — сказал Джузеппе Странджи, профессор физики в Case Western Reserve, — и в буквальном смысле, и как маяк для научных и технологических инноваций. По мере того, как мы все дальше вступаем в эпоху квантовых вычислений и связи, такие открытия приближают нас к использованию всего потенциала материалов на самом фундаментальном уровне».
«Понимание того, как легирование влияет на оптический отклик полупроводников, таких как алмаз, меняет наше понимание этих материалов», — сказал Мохан Санкаран, профессор ядерной, плазменной и радиологической инженерии в Инженерном колледже Грейнджера в Иллинойсе.
Плазмонные материалы, которые влияют на свет в наномасштабе, очаровывали людей на протяжении столетий, даже до того, как были поняты их научные принципы. Яркие цвета в средневековых витражах являются результатом внедрения в стекло металлических наночастиц.
При прохождении света эти частицы генерируют плазмоны, которые производят определенные цвета. Золотые наночастицы кажутся рубиново-красными, а серебряные наночастицы — ярко-желтыми. Это древнее искусство подчеркивает взаимодействие света и материи, вдохновляя современные достижения в области нанотехнологий и оптики.
Алмазы, состоящие из прозрачных кристаллов элемента углерода, могут быть синтезированы с небольшим количеством бора, соседствующего с углеродом в периодической таблице. Бор содержит на один электрон меньше, чем углерод, что позволяет ему принимать электроны. Бор по сути открывает периодическую электронную «дырку» в материале, что приводит к увеличению способности материала проводить ток. Решетка легированного бором алмаза остается прозрачной, с голубым оттенком. (Знаменитый алмаз Хоупа имеет синий цвет, потому что он содержит небольшое количество бора).
Благодаря другим своим уникальным свойствам — а также химической инертности и биологической совместимости — легированный бором алмаз потенциально может использоваться в таких областях, где другие материалы не могут быть использованы, например, для медицинской визуализации или высокочувствительных биочипов или молекулярных датчиков.
Алмазы, синтезированные при низком давлении, были впервые получены в Case Western Reserve (тогда еще Case Institute of Technology) в 1968 году преподавателем Джоном Ангусом, который умер в 2023 году. Ангус также был первым, кто сообщил об электропроводности алмаза, легированного бором.
Продолжается дискуссия о влиянии магнитных бурь: самовнушение или реальная угроза
Близится к исходу 2025 год, ставший рекордным по числу геомагнитных возмущений: только за 10 месяцев их было 130. Начало декабря тоже принесло всплески солнечной активности на фоне мощной вспышки и…
Система OrganEx заставила усомниться в необратимости процесса смерти
В истории медицины есть немало случаев, когда границы между жизнью и смертью размывались. Одним из ярких примеров в наши дни стала история тринадцатилетней Джахи Макмат, рассказанная в публикации журнала Nature.…
Новые факты подтверждают возможное существование внеземной жизни
Дискуссии о природе НЛО и возможности существования внеземной жизни остаются актуальными как для ученых, так и широкой публики. Исследователями в области уфологии и биологии собраны данные, способные изменить представление о…
МО: за ночь над регионами России сбили 77 украинских БПЛА
Средства противовоздушной обороны за ночь уничтожили и перехватили 77 украинских беспилотников над российскими регионами, из них 42 - над Саратовской областью. Об этом сообщили в Минобороны России. Как уточнили в…
Сергей Степашин: Россия уже готовит аналог Нюрнберга для украинских неонацистов
Правоохранительные органы России уже работают над трибуналом, под который попадут украинские неонацисты, в том числе за преступления в Курской области. Об этом ТАСС заявил экс-премьер РФ, председатель Ассоциации юристов России…
ФСБ России опубликовала данные об укрывавшихся в Канаде пособниках нацистов
ФСБ обнародовала архивы КГБ СССР о 12 пособниках нацистов, которые скрылись в Канаде от уголовного преследования. Соответствующая информация опубликована на сайте ведомства. Согласно документам, военные преступники были родом из Белорусской,…
Польский гонор ожидаемо настиг Германию
Канцлер Германии Фридрих Мерц и премьер Польши Дональд Туск поссорились. Их переговоры в столице ФРГ...
В Америке найдены следы огромных собак, переживших извержение Йеллоустоуна
Исследователи обнаружили следы крупных собак, способных дробить кости, в ископаемых слоях Эшфолл воз...
Рютте назвал страны НАТО прифронтовыми государствами из-за России. А до этого они были прифронтовыми из-за Югославии, Ирака, Ливии… А еще раньше они были рабовладельческими из-за Африки.
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".