Kinukuryente ng mga syentista ang hanapin ng brilyante

Ang isang brilyante ay maaaring magsagawa ng kuryente tulad ng isang metal kung ito ay nagpapangit sa mga pagpapapangit sa isang nanoscale, ayon sa isang pag-aaral ng isang pandaigdigang pangkat ng mga siyentista na pinangunahan ng Nanyang University of Technology, Singapore (Massachusetts Institute of Technology)З), USA.

Gamit ang simulation ng computer, ang pangkat, na nagsasama rin ng mga mananaliksik mula sa Skolkovo Institute of Science and Technology (Skoltech), Russia, ay nagpakita bilang isang maagang kumpirmasyon ng konsepto na ang mekanikal na pagkarga na kumikilos sa mga nanosized na mga karayom ​​na brilyante ay maaaring baligtarin ang kanilang mga pagbabago. nangangahulugang ang kanilang mga katangian ng kuryente, binibigyan sila ng metal na kondaktibiti sa temperatura ng kuwarto at presyon.

Isang pag-aaral na inilathala sa journal Mga pamamaraan sa National Academy of Science ng Estados Unidos ng Amerika Ang Oktubre 6, 2020 ay maaaring humantong sa mga aplikasyon sa hinaharap sa mga electronics na kuryente na ginamit sa iba’t ibang mga makina, mula sa mga kotse at de-koryenteng kagamitan hanggang sa mga matalinong grids; mataas na kahusayan LEDs (LEDs); mga instrumentong pang-optikal; at sensum ng sensing, na nagpapalakas at nagpapabuti kung ano ang maaari nang gawin ng mga sensor.

Mga may-katuturang may-akda ng pag-aaral na ito ay ang Pangulo ng NTU na si Propesor Subra Suresh, Massachusetts Institute of Technology Ju Li at Chief Research Fellow ng Massachusetts Institute of Technology Ming Dao. Kasama sa listahan ng mga may-akda sina Zhe Shi, isang nagtapos na mag-aaral sa Massachusetts Institute of Technology, at Eugene Tsymbalov at Propesor Alexander Shapeev sa Skoltech.

Ang pagtuklas ay nagmula sa isang pang-eksperimentong pagtuklas ng isang pangkat ng mga siyentista sa NTU-Hong Kong-Massachusetts Institute of Technology na pinangunahan ni Propesor Suresh, na naglathala sa Agham noong 2018 na ang mga nanoneedle ng brilyante – bawat isa ay halos isang libong beses na mas payat kaysa sa isang hibla ng buhok ng tao – ay maaaring baluktot at baluktot upang sila ay mabilis na bumalik nang hindi nasira kapag ang pagpapapangit ay inilabas

Natatanging mataas na tigas at tigas ng brilyante, pati na rin maraming matinding pisikal na mga katangian na ginagawang isang kanais-nais na materyal para sa iba’t ibang mga gawain. Ang mga bagong natuklasan ay nagbibigay daan din para sa mga bagong aplikasyon ng mga brilyante sa impormasyong pang-kabuuan, electronics ng kuryente at photonics, kasama ang disenyo ng mga kabuuan na sensor, mga photodetector at emitter na may mahusay na pagganap, at mga application sa biomedical imaging.

Si Propesor Suresh, na isa ring Pinarangalan na Propesor sa NTU University, ay nagsabi: “Ang kakayahang magdisenyo at bumuo ng koryenteng kondaktibiti ng isang brilyante nang hindi binabago ang komposisyon at katatagan ng kemikal na nag-aalok ng walang uliran kakayahang umangkop para sa indibidwal na disenyo ng mga pagpapaandar nito. Ang mga diskarteng ipinakita sa gawaing ito ay maaaring mailapat sa isang malawak na saklaw. isang hanay ng iba pang mga semiconductor na materyales ng teknolohikal na interes sa mekanikal, microelectronic, biomedical, enerhiya at photonic na patlang dahil sa pagpapapangit “.

Mula sa insulator hanggang sa konduktor na tulad ng metal

Ang mga materyal na madaling matunaw sa kasalukuyang kuryente ay kilala bilang mga de-koryenteng conductor, at ang mga materyales tulad ng brilyante ay hindi tinatawag na mga electrical insulator.

Ang brilyante sa karamihan ng mga form ay isang mahusay na insulator ng elektrisidad dahil sa ultra-wide na puwang na 5.6 electron (eV). Nangangahulugan ito na ang isang malaking halaga ng enerhiya ay kinakailangan upang ma-excite ang mga electron sa materyal bago sila makilos bilang mga tagadala ng kasalukuyang kuryente. Kung mas maliit ang agwat, mas madali ang kasalukuyang daloy.

Gamit ang mga simulation ng computer na may kasamang mga mekanika ng kabuuan, pagtatasa ng deformation ng mekanikal, at pag-aaral ng makina, natagpuan ng mga siyentista na maaari nilang paliitin ang saklaw na ito sa pamamagitan ng elastically deforming isang brilyanteng nanoneedle, baluktot ito kapag itinulak ito ng isang probe ng brilyante sa gilid.

Ipinakita nila na habang tumataas ang karga sa brilyante na nanoneedle, lumapit ang inaasahang lapad ng agwat – isang tagapagpahiwatig ng higit na koryenteng koryente. Ang lapad ay ganap na nawala sa maximum na pagkarga na natiis ng karayom ​​bago ito magsimulang mag-break. Ipinakita pa nila na ang naturang metallization ng brilyante sa isang nanoscale ay maaaring makamit nang hindi nagdudulot ng kawalang-tatag ng phonon o phase transformation mula sa brilyante hanggang sa grapayt, isang malambot na materyal na lapis.

Ginamit ng mga mananaliksik ang mga resulta ng simulation upang turuan ang mga algorithm ng pag-aaral ng makina upang matukoy ang mga pangkalahatang kondisyon para makamit ang pinakamainam na koryenteng kondaktibiti ng isang nanoscale na brilyante sa iba’t ibang mga pagsasaayos ng geometriko. Ang pananaliksik na ito, na nasa maagang yugto pa rin, ay nagpapakita ng mga pagkakataon para sa karagdagang pag-unlad ng mga potensyal na aparato na may walang uliran na mga katangian at pagganap.

Ang co-author at propesor ng Massachusetts Institute of Technology at propesor na si Ju Lee ay nagsabi: “Nalaman namin na posible na bawasan ang bandwidth mula 5.6 eV hanggang zero. Ang punto nito ay kung maaari mong patuloy na baguhin mula 5.6 hanggang zero eV, takpan mo ang buong saklaw ng bandwidth. Dahil sa pagpapapangit posible na gumawa ng isang silyang ng puwang ng brilyante, na pinaka-malawak na ginagamit bilang isang semiconductor, o gallium nitride, na ginagamit para sa mga LED. Maaari mo ring gawin itong isang infrared detector o irehistro ang buong spectrum ng ilaw, simula sa infrared at magtatapos sa ultraviolet na bahagi ng spectrum.

Magbasa nang higit pa tungkol sa pag-aaral na ito na “Ginagawang metal ang isang brilyante”.

Sanggunian: “Diamond Metallization” ni Zhe Shi, Ming Dao, Eugene Tsymbalov, Alexander Shapeev, Ju Li at Subro Suresh, Oktubre 5, 2020, Mga pamamaraan sa National Academy of Science.
DOI: 10.1073 / pnas.2013565117

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Sinabi ng mga mananaliksik na natuklasan nila ang mga misteryo ng mga buwan ng Mars

Ang artista ay maaaring pinagmulan ng pilosopiya at ang pagkamatay ng hidwaan sa pagitan ng unang buwan ng Mars at mga asteroid. Kredito:...

Mga pagkakasunud-sunod ng 64 Perpektong Mga Genome ng Tao upang mas mahusay na makuha ang pagkakaiba-iba ng genetiko

Gusali ng genome. Utang: NIH Ang Susunod na Mga Genome ng Tao ay Magsisilbing isang Bagong Sanggunian para sa Pagpaplano ng Genetic Genetic at...

Patuloy na sinusubaybayan ng bagong patch ng balat ang mga signal ng cardiovascular at antas ng biochemical

Ang malambot na nababanat na patch na ito ay maaaring sabay na kontrolin ang presyon ng dugo at antas ng biochemical ng isang gumagamit....

Ang unang pandaigdigang pagtatantya na ang kalikasan ay gumagamot ng 41.7 milyong toneladang basura ng tao sa isang taon

Ipinapakita ng larawang ito ang hindi ginagamot na dumi sa alkantarilya malapit sa mga pakikipag-ayos sa Peri-urban Hyderabad. Kredito: Tishat Poonthu Ayon sa mga...

Ang Vitamin B6 ay Makagagamot ng Mga Bagyo sa Cytokine sa COVID-19 at Hindi Mapigilan ang Mga Dugo na Nakaugnay sa Kamatayan

Ang Vitamin B6 ay maaaring makatulong na mapanatili ang mga cytokine cytokine sa COVID-19. Makakatulong ang bitamina B6 na kalmado ang mga bagyo ng cytokine...

Newsletter

Subscribe to stay updated.