https://lat.sputnikportal.rs/20240129/revolucija-u-medicini-i-industriji-sta-covecanstvu-moze-da-donese-promena-dijamanta-u-metal-1166995893.html
Revolucija u medicini i industriji? Šta čovečanstvu može da donese promena dijamanta u metal
Revolucija u medicini i industriji? Šta čovečanstvu može da donese promena dijamanta u metal
Sputnik Srbija
Dobro je poznato da je dijamant najtvrđi prirodni materijal, ali se možda manje zna da je i izuzetan provodnik toplote i električni izolator. Istraživači su... 29.01.2024, Sputnik Srbija
2024-01-29T22:52+0100
2024-01-29T22:52+0100
2024-01-29T22:52+0100
nauka i tehnologija
nauka i tehnologija
izumi i otkrića
društvo
https://cdn1.img.sputnikportal.rs/img/07e8/01/1d/1166996142_0:314:3083:2048_1920x0_80_0_0_b381919039d3a7f59652f8cf4d9b3973.jpg
Postepeno su ih modifikovali od izolatora preko poluprovodnika i provodnika sve do superprovodljivog materijala tako što su ih indukovali dinamički, a potom vratili u početni oblik, bez oštećenja strukture dijamanta.Ovo istraživanje iako u najranijim fazama može dovesti do upotrebe dijamanata za solarne panele koji koriste veliki spektar svetlosnih talasa, LED tehnici visoke efikasnosti i elektronici koja koristi visoke voltaže, novim optičkim uređajima ili kvantnim senzorima, piše „Saj teh dejli“.Promena svojstva metala primenom velikih silaNaučni tim je koristio kvantno mehaničke proračune, analize mehaničkih deformacija i mašinsko učenje (podvrsta veštačke inteligencije) da bi dokazao fenomen za koji se dugo smatralo da je teoretski moguć i da se može postići u realnosti na nanodijamantima.Upotreba tehnologije „stres sana strain“ (primena sile kako bi došlo do deformacije unutar materijala) na poluprovodnike poput silikona da bi im se poboljšale performanse nije nova i primenjuje se više od dve decenije u industriji mikroelektronike.Ovaj proces zahteva malu silu da bi se postigle deformacije od oko 1 odsto.Tim istraživača predvođen profesorom Džu Lijem sa MIT proveo je godine tražeći model (elastic strain inžinjering) gde bi se primenom srednjih i većih sila došlo do velikih deformacija u materijalu čime bi mu se drastično promenila svojstva. Ideja je da se promeni raspored atoma unutar kristalne rešetke materijala, ali da se ne narušava njena struktura.Sureš Dao i Jang Lu iz Siti univerziteta u Hongkongu uspeli su da saviju nanoiglice dijamanta bez narušavanja njihove strukturei da im stvore deformacije koje su bile i do 10 odsto, a da pri tom nisu pukle. One su takođe bile u mogućnosti da se vrate u prvobitni oblik.Dijamant kao solarna ćelijaKljučno za ovo istraživanje je svojstvo materijala koje se naziva bandgap koje u suštini određuje koliko lako elektroni mogu da se kreću kroz materijal. To je u osnovi i ključ provodljivosti materijala.Ova vrednost je kod dijamanta dosta velika, 5,6 elektron volti, što znači da se elektroni slabo kreću kroz njega i da je zato dobar izolator. Međutim, simulacije pokazuju da je moguće postupno promeniti dijamantov bandgap dajući mu čitavu lepezu električnih svojstava od izolatora do superprovodljivog materijala.Profesor Džu Li kaže da je u mogućnosti da smanji bandgap dijamanta sa 5,6 do 0 u kontinuitetu. Na taj način je moguće ciljano, prema potrebama, menjati vrednosti bandgapa. Pomoću strejn inženjeringa dijamant se može svesti da ima bandgap silikona i da se ponaša poput poluprovodnika ili galijum-nitrida koji se koristi za LED uređaje.Možese čak pretvoriti u detektor za infracrveni spektar svetlosti ili pak da otkriva čitav spektar svetlosnih frekvencija od infracrvene do ultraljubičaste.On kaže da metodi predstavljeni u ovom istraživanju mogu da se primene i na čitavu lepezu drugih poluprovodnika važnih za brojne grane industrije.U budućnosti bi majušni dijamant mogao savijanjem i deformacijom da postane solarna ćelija koja prima čitav svetlosni spektar na jednom uređaju. To je za sada moguće samo upotrebom tandem uređaja koji su vezani u nivoe kako bi se iskombinovale njihove sposobnosti za hvatanje dela svetlosnog spektra. Ovo bi potencijalno moglo da dobije primenu u industriji i nauci kao fotodetektor širokog spektra.Ovaj rani uspeh još nije primenjiv u praksi, ali istraživači kažu da će dalja ispitivanja pojednostaviti primenu dijamanata u nauci, medicini i brojnim granama industrije.Naučna otkrića koja su zasnovana na simulaciji, matematičkim proračunima i ranijim eksperimentalnim rezultatima objavljena su 2020. godine u „Proceedings of National Academy of Sciences“.Pogledajte i:
Sputnik Srbija
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
2024
Sputnik Srbija
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Vesti
sr_RS
Sputnik Srbija
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
Sputnik Srbija
feedback.rs@sputniknews.com
+74956456601
MIA „Rosiya Segodnya“
nauka i tehnologija, izumi i otkrića, društvo
nauka i tehnologija, izumi i otkrića, društvo
Revolucija u medicini i industriji? Šta čovečanstvu može da donese promena dijamanta u metal
Dobro je poznato da je dijamant najtvrđi prirodni materijal, ali se možda manje zna da je i izuzetan provodnik toplote i električni izolator. Istraživači su sada otkrili način da u kontrolisanim uslovima precizno podešavaju sićušne iglice dijamanata kako bi izmenili njihova elektronska svojstva.
Postepeno su ih modifikovali od izolatora preko poluprovodnika i provodnika sve do superprovodljivog materijala tako što su ih indukovali dinamički, a potom vratili u početni oblik, bez oštećenja strukture dijamanta.
Ovo istraživanje iako u najranijim fazama može dovesti do
upotrebe dijamanata za solarne panele koji koriste veliki spektar svetlosnih talasa, LED tehnici visoke efikasnosti i elektronici koja koristi visoke voltaže, novim optičkim uređajima ili kvantnim senzorima,
piše „Saj teh dejli“.
Promena svojstva metala primenom velikih sila
Naučni tim je koristio kvantno mehaničke proračune, analize mehaničkih deformacija i mašinsko učenje (podvrsta veštačke inteligencije) da bi dokazao fenomen za koji se dugo smatralo da je teoretski moguć i da se može postići u realnosti na nanodijamantima.
Upotreba tehnologije „stres sana strain“ (primena sile kako bi došlo do deformacije unutar materijala) na poluprovodnike poput silikona da bi im se poboljšale performanse nije nova i primenjuje se više od dve decenije u industriji mikroelektronike.
Ovaj proces zahteva malu silu da bi se postigle deformacije od oko 1 odsto.
Tim istraživača predvođen profesorom Džu Lijem sa MIT proveo je godine tražeći model (elastic strain inžinjering) gde bi se primenom srednjih i većih sila došlo do velikih deformacija u materijalu čime bi mu se drastično promenila svojstva. Ideja je da se promeni raspored atoma unutar kristalne rešetke materijala, ali da se ne narušava njena struktura.
Sureš Dao i Jang Lu iz Siti univerziteta u Hongkongu uspeli su da saviju nanoiglice dijamanta bez narušavanja njihove strukturei da im stvore deformacije koje su bile i do 10 odsto, a da pri tom nisu pukle. One su takođe bile u mogućnosti da se vrate u prvobitni oblik.
Dijamant kao solarna ćelija
Ključno za ovo istraživanje je svojstvo materijala koje se naziva bandgap koje u suštini određuje koliko lako elektroni mogu da se kreću kroz materijal. To je u osnovi i ključ provodljivosti materijala.
Ova vrednost je kod dijamanta dosta velika, 5,6 elektron volti, što znači da se elektroni slabo kreću kroz njega i da je zato dobar izolator. Međutim, simulacije pokazuju da je moguće postupno promeniti dijamantov bandgap dajući mu čitavu lepezu električnih svojstava od izolatora do superprovodljivog materijala.
Profesor Džu Li kaže da je u mogućnosti da smanji bandgap dijamanta sa 5,6 do 0 u kontinuitetu. Na taj način je moguće ciljano, prema potrebama, menjati vrednosti bandgapa. Pomoću strejn inženjeringa dijamant se može svesti da ima bandgap silikona i da se ponaša poput poluprovodnika ili galijum-nitrida koji se koristi za LED uređaje.
Možese čak pretvoriti u detektor za infracrveni spektar svetlosti ili pak da otkriva čitav spektar svetlosnih frekvencija od infracrvene do ultraljubičaste.
„Mogućnost da se kroz dijamant provodi struja bez promene njegovog hemijskog sastava i stabilnosti nudi do sada neviđenu fleksibilnost da njegove funkcije prilagodimo našim potrebama“, smatra profesor Sureš Dao.
On kaže da metodi predstavljeni u ovom istraživanju mogu da se primene i na čitavu lepezu drugih poluprovodnika važnih za brojne grane industrije.
U budućnosti bi majušni dijamant mogao savijanjem i deformacijom da postane solarna ćelija koja prima čitav svetlosni spektar na jednom uređaju. To je za sada moguće samo upotrebom tandem uređaja koji su vezani u nivoe kako bi se iskombinovale njihove sposobnosti za hvatanje dela svetlosnog spektra. Ovo bi potencijalno moglo da dobije primenu u industriji i nauci kao fotodetektor širokog spektra.
Ovaj rani uspeh još nije primenjiv u praksi, ali istraživači kažu da će dalja ispitivanja pojednostaviti primenu dijamanata u nauci, medicini i brojnim granama industrije.
Naučna otkrića koja su zasnovana na simulaciji, matematičkim proračunima i ranijim eksperimentalnim rezultatima objavljena su 2020. godine u „Proceedings of National Academy of Sciences“. 
