Алмаз - превосходный материал: благодаря своей особой кристаллической структуре, он считается самым ценным из всех минералов и является самым твердым природным веществом в мире. Одно плохо - алмазы легко разбиваются.
Ученые, возглавляемые Амитом Банерджи (Amit Banerjee) из Университета Гонконга, попытались сделать эти драгоценные камни гибкими. Известно: при уменьшении размера атомов многие материалы внезапно получают новые свойства, которых у них нет в макромасштабе. Исследователи протестировали это явление, создав ультратонкую искусственную алмазную пленку, которая в итоге сформировала крошечные игольчатые структуры. Эти алмазные иглы имели длину 300 нанометров.
Рассмотрев их через сканирующий электронный микроскоп, ученые заметили, что алмазные структуры могут сгибаться до определенной точки, не ломаясь, и снова возвращаться к первоначальной форме. Лишь при растягивающем напряжении от 89 до 98 гигапаскалей монокристаллические алмазные иглы наконец раламывались. Это соответствует деформации до 9 %. Иглы, состоявшие из нескольких кристаллов, продемонстрировали примерно половинный результат, но и это оказалось удивительно высокой степенью гибкости. Обычные макроразмерные алмазы не могут изгибаться без повреждения даже на 1 %.
Полученные 9 %, очень близки к теоретическому пределу материала, которое определяется свойствами атомных связей и возможно только с абсолютно совершенными алмазами. На практике это сложно сделать, поскольку даже малейшие дефекты в твердом теле приводят к разлому задолго до того, как связи между атомами растягиваются до их теоретического предела. Моделирование подтвердило, что результаты исследования действительно получены благодаря отсутствию дефектов алмазных игл и их относительно гладкой поверхности.
Гибкость и пластичность алмаза может открыть для этого материала в будущем новые области применения: в оптоэлектронике и медицине. Например, ранее уже обсуждалось использование алмаза как потенциального биосовместимого транспортировщика лекарств внутрь клеток. Для таких разработок может быть чрезвычайно интересным сочетание твердости и гибкости этого материала.
