Đại học Hồng Kông đã chuẩn bị thành công các dạng hạt kim cương độc đáo khác nhau

Đội ngũ của Phó Giáo sư Chu Zhiqin và nhóm của Giáo sư Lin Yuan từ Đại học Hồng Kông đã đề xuất một công nghệ khắc Nano mới sử dụng quá trình oxy hóa không khí để đạt được hình thái quy mô lớn và cấu trúc nano định hình lại các hạt kim cương, chuẩn bị thành công các dạng hạt kim cương độc đáo. Công nghệ này tăng cường đáng kể tiềm năng ứng dụng của vật liệu kim cương trong nhiều lĩnh vực như quang học, công nghệ lượng tử và công nghệ thông tin.

 

Diamond không chỉ được biết đến rộng rãi trong ngành công nghiệp trang sức, mà còn có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau như điện tử, quang học, nhiệt động lực học và y sinh do tính chất vật liệu độc đáo của nó, như độ cứng cao, độ dẫn nhiệt cao, băng thông rộng và Khả năng tương thích sinh học. Ở thang đo vi mô và nano, hình dạng hình học và cấu trúc của các hạt kim cương ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả của chúng và hiệu quả ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, do sự trơ hóa hóa học và độ cứng cực cao của kim cương, cũng như các hạn chế của các công nghệ tổng hợp, chuẩn bị và chế biến hiện tại, việc chuẩn bị các hạt nano kim cương và vi hạt với hình thái và cấu trúc chính xác luôn phải đối mặt với nhiều thách thức. Do đó, làm thế nào để kiểm soát linh hoạt hình thái và cấu trúc bề mặt của các hạt kim cương đã trở thành một vấn đề quan trọng mà các nhà khoa học vật liệu cần phải giải quyết.

 

Để giải quyết vấn đề này, các nhóm phó giáo sư Chu Zhiqin và giáo sư Lin Yuan từ Đại học Hồng Kông đã đề xuất một công nghệ sáng tạo trong nghiên cứu mới nhất của họ: "Nanocarving có thể lập trình". Xem xét rằng các hạt kim cương có các mặt phẳng tinh thể khác nhau và các khuyết tật tinh thể bên trong, và các cấu trúc này thể hiện mức độ phản ứng khác nhau, các nhà nghiên cứu tin rằng quá trình oxy hóa không khí, như một phương pháp đơn giản và trực tiếp, có thể đạt được kỹ thuật hình dạng hạt kim cương quy mô lớn bằng cách oxy hóa chọn lọc các cấu trúc tinh thể cụ thể . Phương pháp này chọn chính xác các hạt kim cương ban đầu (bao gồm cả hạt, mặt phẳng tinh thể và khuyết tật), kết hợp mô phỏng Monte Carlo để dự đoán các cấu trúc cụ thể và xử lý chúng trong các điều kiện oxy hóa thích hợp (như nhiệt độ, thời gian và nồng độ oxy) để đạt được định hình lại các hạt kim cương. Nhóm nghiên cứu đã chuẩn bị thành công các cấu trúc vi mô độc đáo của các hạt kim cương, bao gồm bề mặt hình cầu, bề mặt xoắn, hình nón, hình nón đảo ngược, hình nón và hình dạng xốp. Thông qua xác minh thử nghiệm rộng rãi và mô phỏng Monte Carlo, một thư viện hình dạng đã được thiết lập để hướng dẫn thiết kế, sản xuất và phát triển ứng dụng thực tế của các hạt kim cương.

Không giống như các phương pháp xử lý vật lý hoặc hóa học truyền thống, công nghệ chạm khắc nano này cho phép các nhà nghiên cứu định hình lại chính xác hình thái, bề mặt và cấu trúc bên trong của các hạt kim cương ở nano, thay đổi hiệu quả Đối với vật liệu kim cương trong các trường ứng dụng mới. Ví dụ, trong lĩnh vực quang học, các hạt kim cương được định hình lại có thể được sử dụng làm thiết bị quang học hiệu quả, sử dụng đầy đủ các tính chất quang học tuyệt vời của chúng để tăng cường hiệu suất và hiệu quả của các thiết bị quang học; Trong công nghệ chống giả, các hạt kim cương có hình dạng độc đáo có thể được sử dụng để sản xuất khó khăn để tái tạo các nhãn chống giả, do đó tăng cường khả năng bảo mật và chống giả của sản phẩm. Triển vọng ứng dụng của các hạt kim cương mới này làm cho công nghệ này có ý nghĩa sáng tạo lớn trong các vật liệu nano và các ứng dụng đa hiện trường.

 

Nhóm nghiên cứu tin rằng sự thành công của công nghệ khắc Nano này không chỉ cung cấp một viễn cảnh mới cho việc áp dụng các vật liệu kim cương, mà còn mở ra những ý tưởng và phương pháp mới cho thiết kế chính xác và ứng dụng các vật liệu nano khác. Đồng thời, nó cũng sẽ cung cấp các tài liệu tham khảo quan trọng cho sự phát triển của các ngành công nghiệp liên quan. Với sự phát triển hơn nữa của công nghệ này, dự kiến ​​sẽ đóng một vai trò ngày càng quan trọng trong các lĩnh vực công nghệ nano, công nghệ lượng tử và vật liệu hiệu suất cao.