אוניברסיטת הונג קונג הכין בהצלחה צורות ייחודיות שונות של חלקיקי יהלומים

צוותו של פרופסור צ'ו ז'יקין וצוותו של פרופסור לין יואן מאוניברסיטת הונג קונג הציעו טכנולוגיית גילוף ננו חדשה המשתמשת בחמצון אוויר כדי להשיג מורפולוגיה בקנה מידה גדול ועיצוב מחדש של ננו-מבנה של חלקיקי יהלום, בהצלחה של צורות ייחודיות שונות של חלקיקי יהלום. טכנולוגיה זו משפרת משמעותית את פוטנציאל היישום של חומרי יהלום בתחומים מרובים כמו אופטיקה, טכנולוגיית קוונטים וטכנולוגיית מידע.

 

Diamond לא ידוע רק בתעשיית התכשיטים, אלא יש גם סיכויי יישום רחבים בתחומים שונים כמו אלקטרוניקה, אופטיקה, תרמודינמיקה וביו -רפואית בשל תכונותיו החומריות הייחודיות, כמו קשיות גבוהה, מוליכות תרמית גבוהה, נערת פס רחבה, וכיוון תאימות ביולוגית. במאזני המיקרו והננו, הצורה הגיאומטרית והמבנה של חלקיקי היהלום משפיעים ישירות על ביצועיהם ועל יעילות היישום שלהם. עם זאת, בשל האינרטיות הכימית והקשיות הגבוהה ביותר של יהלום, כמו גם מהמגבלות של טכנולוגיות סינתזה, הכנה ועיבוד קיימות, הכנת חלקיקי היהלומים ומיקרו -חלקיקים עם מורפולוגיה ומבנה מדויקים תמיד התמודדו עם אתגרים רבים. לכן, כיצד לשלוט בגמישות במורפולוגיה ובמבנה השטח של חלקיקי היהלום הפך לנושא חשוב שחומרים מדענים צריכים בדחיפות לפתור.

 

כדי לטפל בנושא זה, הצוותים של פרופסור חבר צ'ו ז'יקין ופרופסור לין יואן מאוניברסיטת הונג קונג הציעו טכנולוגיה חדשנית במחקר האחרון שלהם: "ננו -קרקע לתכנות". בהתחשב בכך שלחלקיקי היהלומים יש מטוסי קריסטל שונים ומומים גבישיים פנימיים, ומבנים אלה מראים דרגות שונות של תגובתיות, החוקרים מאמינים כי חמצון אוויר, כשיטה פשוטה וישירה, יכול להשיג הנדסת צורת חלקיקים בקנה מידה גדול על ידי חמצון מבני קריסטל ספציפיים ו שיטה זו בוחרת במדויק חלקיקי יהלום ראשוניים (כולל זרעים, מטוסי קריסטל ופגמים), משלבת סימולציה של מונטה קרלו כדי לחזות מבנים ספציפיים, ומעבדת אותם בתנאי חמצון מתאימים (כגון טמפרטורה, זמן וריכוז חמצן) כדי להשיג בסופו של דבר את הרצוי עיצוב מחדש של חלקיקי היהלום. צוות המחקר הכין בהצלחה מבנים מיקרו ייחודיים שונים של חלקיקי יהלום, כולל משטח כדורי, מפותל, חרוטי, חרוטי הפוך, צורות ננו -מפואר ונקבוביות. באמצעות אימות ניסיוני נרחב וסימולציה של מונטה קרלו, הוקמה ספריית צורה כדי להנחות את התכנון, הייצור והפיתוח המעשי של חלקיקי יהלום.

בניגוד לשיטות עיבוד פיזיות או כימיות מסורתיות, טכנולוגיית גילוף ננו זו מאפשרת לחוקרים לעצב מחדש במדויק את המורפולוגיה, פני השטח והמבנה הפנימי של חלקיקי היהלום בננו -חוסתר, ולשנות ביעילות את התכונות החשמליות, האופטיות, ותכונות אחרות של חלקיקי יהלום, ופותחים סיכויים רחבים לחומרי יהלום בשדות יישומים חדשים. לדוגמה, בתחום האופטיקה, ניתן להשתמש בחלקיקי יהלומים מעוצבים מחדש כמכשירים אופטיים יעילים, תוך שימוש במלואו בתכונות האופטיות המצוינות שלהם כדי לשפר את הביצועים והיעילות של מכשירים אופטיים; בטכנולוגיית נטייה נגד גוזלים, ניתן להשתמש בחלקיקי יהלומים בעלי צורת ייחודיים כדי לייצר קשה לשכפל תוויות נגד קונטרס, ובכך לשפר את יכולות האבטחה ואת יכולות ההשתתפות נגד המוצרים. סיכויי היישום של חלקיקי היהלומים החדשים הללו הופכים את הטכנולוגיה הזו למשמעות חדשנית רבה בננו -חומרים ויישומי שדה רב.

 

צוות המחקר סבור כי ההצלחה של טכנולוגיית גילוף ננו זו לא רק מספקת נקודת מבט חדשה ליישום חומרי יהלום, אלא גם פותחת רעיונות ושיטות חדשות לעיצוב ויישום מדויק של חומרי ננו אחרים. יחד עם זאת, היא תספק גם אזכורים חשובים לפיתוח תעשיות קשורות. עם התפתחות נוספת של טכנולוגיה זו, היא צפויה למלא תפקיד חשוב יותר ויותר בתחומי הננו-טכנולוגיה, הטכנולוגיה הקוונטית וחומרים בעלי ביצועים גבוהים.