【あらゆる技術に応用可能】ダイヤモンドはナノスケールで曲げたり変形したりすることができる

・ダイヤモンドナノニードルを使った新しい実験では、ダイヤモンドが曲げられることを示しています。

・ダイヤモンドの柱（長さ20ナノメートル）を90度まで壊れることなく曲げることに成功しました。

・このようなダイヤモンドナノピラーは、新しい形態の塑性変形を受けている可能性があります。

 

ダイヤモンドは最も有名で、人気のある宝石です。それらは、これらの結晶構造を非常に価値のあるものにする、天然素材の最高の硬度と熱伝導率など、優れた特性を持っています。

 

最近、シドニー工科大学の研究者は、ダイヤモンドの新しい特性を発見しました。それは、ダイヤモンドがナノスケールでは曲げたり変形したりできるということです。

 

この新たに発見されたダイヤモンドの特性は、ナノスケールデバイスの設計と技術の幅広い可能性を開くとともに、将来のナノテクノロジーの将来の課題を示しています。

 

 

ダイヤモンドがナノピラーで曲がるということ

ナノ構造材料の機械的変形と損傷の許容範囲を理解すれば、防衛、計測、エネルギー貯蔵への応用にとって非常に重要なものになります。

 

バルク材料（金属や石英ガラスを含む）の機械的特性は、寸法がマイクロおよびナノスケールに縮小されると大幅に変更される可能性があることがすでに証明されています。この研究では、研究者はこの現象をダイヤモンドでテストしました。

 

ダイアモンドは、マイクロエレクトロニクス、ナノフォトニクス、放射線遮蔽システムの新しいアプリケーションのフロントランナーであるため、特に科学的、技術的に興味深いものです。量子情報処理、温度計測、医療画像処理など多くの用途があります。

 

単結晶ダイヤモンドがナノスケールでどのような状態になるかを調べるために、研究者は長さ約20ナノメートルのダイヤモンドナノニードルで実験しました。彼らは、走査型電子顕微鏡の電子ビームを使い、ダイヤモンドナノニードル（ナノピラーとも呼ばれる）とその周辺を局所的に帯電させました。

 

驚くべきことに、ナノピラーを曲げるのに十分な強さのクーロン力が生じました。この手法は、曲げるために物理的な接触を必要としないため、非常にユニークなものになります。

 

この非破壊的で可逆的な技術を駆使して、研究者はダイヤモンドナノピラーを破壊することなく、中間から90度まで曲げることに成功しました。また、これらのナノピラーが新しい形の塑性変形を受ける可能性があることを実証しましたが、これは主にナノピラーの寸法とダイヤモンドの結晶方位に依存しています。

 

 

 

単結晶ダイヤモンドナノピラーの変形を示す画像|Courtesy of researchers

 

 

 

調査結果は、ナノ構造材料がどのように曲がったり歪んだりするか、ナノ構造パラメーターを変更すると物理的特性（光学的、機械的、磁気的特性を含む）がどのように変化するかの動力学に関する重要な洞察を与えています。

 

この新しい炭素状態（08-carbon）では、ダイヤモンドのような結合がジッパーのようなパターンで次第に壊れ、ダイヤモンドでは前例のない機械的挙動を示しています。

 

このナノテクノロジーの潜在的な用途は非常に広く、オプトメカニクス、計測、エネルギー生成のパフォーマンスの向上から、より優れた光学フィルター、コンデンサー、空気ろ過システムの開発にまで及ぶでしょう。