Найден способ заставить алмаз проводить электрический ток

Алмаз, хоть и очень твердый, не проводит электрический ток. Новая теория предсказывает, что при определенной величине деформации и ориентации кристалла из алмаза можно сделать полупроводник или даже придать ему металлическую проводимость.

Алмаз — материал с уникальными физическими свойствами. Однако его слабым местом всегда была низкая электрическая проводимость. Тем не менее, если удастся получить из алмаза проводник, это откроет целый спектр потенциальных применений — новые типы солнечных элементов, высокоэффективные светодиоды, а также новые оптические устройства и квантовые датчики.

Теперь физики, опубликовавшие свое исследование в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, представили новую теоретическую модель, согласно которой при правильной деформации алмазных наночастиц можно придать их проводящие свойства как у металла.

Чтобы создать новую модель, исследователи использовали комбинацию квантово-механических расчетов, анализа механической деформации и машинного обучения. Эта работа основана на предыдущих исследованиях, в которых физики показали, что крошечные алмазные иглы диаметром всего в несколько сотен нанометров могут сильно изгибаться без разрушения при комнатной температуре. Ученые могли многократно сгибать такие наноиглы и растягивать их, увеличивая длину на 10%. Что самое интересное, после снятия воздействия материал затем возвращался к своей изначальной форме без изменения внутренней структуры.

Новое исследование показало, что такие деформации могут изменять ширину запрещенной зоны. Этот параметр определяет проводимость материала и его величина отличает между собой изоляторы, полупроводники и проводники. Теоретическая модель, предложенная физиками в исследовании, показывает, что ширину запрещенной зоны алмаза можно медленно изменять в широком диапазоне. Это значит, что из изолятора сверхтвердый материал можно превратить в полупроводник и проводник.

Однако, чтобы придать алмазу такие свойства, на практике нужно соблюсти массу условий — от правильной ориентации кристаллитов алмаза до точной величины деформации. Теперь физики будут пытаться воспроизвести рассчитанные условия на практике, чтобы создать новое поколение «умных» материалов.