ТАСС, 2 июня. Ученые из России и Финляндии усовершенствовали метод получения алмазных игл. Это делает их доступнее для применения в разных областях, в частности, при создании квантово-оптических датчиков. Результаты работы опубликовал научный журнал Materials, кратко об этом пишет пресс-служба Российского научного фонда.
"Наша технология позволяет массово изготавливать качественные монокристаллические алмазные иглы. Они обладают характеристиками, представляющими интерес для различных существующих и принципиально новых областей применения. Разработанная в рамках проекта РНФ технология способствует внедрению этого уникального материала в практическое использование, расширению сферы технических применений алмаза", – объяснил один из авторов работы, научный сотрудник МГУ им. Ломоносова Ринат Исмагилов.
В науке алмазы используют благодаря их твердости, теплопроводности, химической стойкости и биологической инертности, прозрачности в широком диапазоне длин волн света, высокой подвижности носителей заряда и другим. Совокупность этих свойств делает алмаз очень привлекательным для создания элементной базы квантовых устройств, предназначенных для обработки информации, а также разнообразных сенсоров и детекторов.
Один из наиболее перспективных методов синтеза кристаллов алмаза – осаждение из газовой фазы на подложку. В ходе этого метода в камеру подается смесь из водорода и метана. Молекулы последнего активируются, появляются свободные атомы углерода, которые конденсируются в виде тонкой пленки на подложке, размещенной в реакционной камере. Подбором параметров процесса осаждения можно добиться формирования углеродной пленки в виде совокупности алмазных иглоподобных кристаллитов. При этом традиционным способом активации метана является электрический разряд.
В новой работе ученые из России и Финляндии предложили проводить осаждение не при помощи электрического разряда, а используя нагретую до высокой температуры (2300 °С) вольфрамовую нить –почти как в обычной лампе накаливания. Такие высокие температуры также могут химически активировать молекулы метана и запускать необходимые для формирования алмаза реакции.
В результате авторы работы подобрали такие условия, чтобы получались длинные и тонкие (до нескольких тысячных долей миллиметра) алмазные иглы. Причем скорость их роста достигала 500 нм/ч (длины в 500 нм достигает, например, очень маленькая бактерия). Процесс проходил вдвое медленнее, чем при активации электрическим током, но при этом обеспечивал более точное управление осаждением и возможность внедрения в состав иглы других атомов для контролируемого изменения квантово-оптических свойств алмаза.