Ученые создали алмазные пирамиды и иголки

Российские и зарубежные физики создали нано-алмазы, похожие по форме на равносторонние пирамиды и иголки, необычные свойства которых могут сделать их главным компонентом квантовых компьютеров и ярких светодиодов.

"Суть нашего метода состоит в использовании хорошо известной закономерности, определяющей формирование пленок из кристаллитов вытянутой формы. Из них, например, часто состоит лед на поверхности озер, что можно увидеть при его таянии", — раскрывает методику изготовления алмазных "пирамид" Александр Образцов из МГУ имени Ломоносова.

Алмазы и брильянты представляют собой кристаллы, состоящие из атомов углерода. Благодаря высокой прочности связей между ними, эти драгоценные камни являются одним из самых прочных и тугоплавких материалов на Земле, и некоторые синтетические "версии" алмазов, созданные при участии российских физиков, могут выдерживать нагрузки, превышающие давление в центре Земли примерно в три раза.

Как рассказывает Образцов, сегодня физиков, инженеров и промышленников привлекают не только механические свойства этих камней, но и их необычные квантовые характеристики, позволяющие использовать особые "дефектные" алмазы, содержащие в себе одиночные включения атомов других веществ, в качестве сверхстабильных ячеек памяти квантовых компьютеров.

По словам ученого, для разработки подобных устройств идеальным бы вариант, если бы алмазы обладали не своей обычной кубической формой, а нитевидной, игольчатой или пирамидальной формы. В случае с обычными алмазами добиться этого не сложно – достаточно отшлифовать камень и придать ему любую желаемую форму, однако для алмазов наноразмеров это почти невозможно или крайне дорого осуществить.

Образцов и его коллеги решили эту проблему, разработав методику, позволяющую выращивать алмазы нужной формы, используя те принципы, по которым формируются кристаллики льда в замерзающих лужах.

Оказалось, что некоторые "дефектные" алмазы, которые раньше выбрасывались или перерабатывались при выращивании синтетических драгоценных камней, состоят из необычных кристалликов, которые можно использовать в качестве "стройматериала" для сборки нитевидных алмазов.

Для их выделения и склейки, как рассказывает Образцов, достаточно нагреть пленку, в которой они формируются, до достаточно высокой температуры, чтобы все примеси и ненужные ее части испарились, а микрокристаллы, обладающие более высокой тугоплавкостью, остались на месте. Подобный прием, подчеркивает физик, позволяет получать алмазные пирамиды и иголки в массовых количествах, что является выгодной вещью с точки зрения их промышленного изготовления.

Оптические и физические свойства таких алмазных "пирамид" сильно зависят от их толщины, высоты и других размерных характеристик, что позволяет гибко управлять их предназначением, меняя данные величины. По словам физиков из МГУ, такие кристаллы можно использовать в качестве наконечника в электронных микроскопах, источников света, нано-скальпелей и кубитов.

Как отмечает пресс-служба МГУ, в настоящее время произведенные по этой технологии зонды реализуются как иностранными компаниями, так и на отечественном рынке.