Физики МГУ имени М.В. Ломоносова получили кристаллы алмаза в форме геометрически правильных пирамид микрометрового размера, а также изучили их люминесцентные и электронно-эмиссионные свойства в соавторстве с коллегами из других российских и зарубежных научных центров. Результаты этих исследований были представлены в серии статей, опубликованных в изданиях Journal of Luminescence, Nanotechnology и Scientific Reports.
Исследователи показали, что считавшиеся ранее «плохими» алмазные пленки, состоящие из отдельных не соприкасающихся друг с другом кристаллитов, могут использоваться для изготовления алмаза в виде иглоподобных или нитевидных образований геометрически правильной пирамидальной формы. Для этого необходимо нагреть такие пленки до определенной температуры на воздухе или в другой кислородсодержащей среде. При нагреве часть материала пленки окисляется, превращаясь в газ. Поскольку температура окисления зависит от характеристик углеродного материала, и для алмазных кристаллитов она максимальна, удается так подобрать эту температуру, чтобы превратить в газ весь материал, кроме самих алмазных кристаллитов.
Эта относительно простая технология, объединяющая формирование поликристаллических алмазных пленок с заданными структурными характеристиками с их нагревом на воздухе, позволяет получать в массовом количестве алмазные кристаллиты с некоторым варьированием их формы.
В ходе последующих работ исходная технология была существенно усовершенствована, что позволило варьировать форму и размеры игольчатых кристаллитов и расширило потенциальную область их применения. Исследователи из МГУ обратили внимание также на оптические характеристики алмаза, представляющие значительный фундаментальный научный и прикладной интерес. Были описаны структурные особенности таких кристаллитов и их взаимосвязь с люминесцентными характеристиками и эффективностью автоэлектронной эмиссии.
Люминесцентные свойства игольчатых кристаллов алмаза могут найти применение в сенсорах различных типов, квантово-оптических устройствах, для создания элементной базы квантовых компьютеров и в других областях науки техники.
[Публикация подготовлена Центром популяризации научных знаний МГУ им. М.В. Ломоносова]
