Físicos rusos logran estirar el diamante

Esquema del experimento utilizado en el curso del trabajo. /Alexánder Obraztsov/MGU

En la facultad de Física de la Universidad Estatal de Moscú (Rusia) descubrieron el efecto de estiramiento de cristales de diamante en forma de aguja bajo la aplicación del campo eléctrico. Resulta que la deformación que surge durante el estiramiento conduce a un cambio en el espectro de luminiscencia, que puede ser usado para crear sensores de campo eléctrico y otros dispositivos ópticos cuánticos. El trabajo fue publicado en la revista Nano Letters.

En trabajos anteriores, el grupo de investigadores bajo la dirección del profesor Alexánder Obraztsov, de la Universidad Estatal de Moscú, encontró una manera de obtener masivamente microagujas de diamantes. De acuerdo con su método, los diamantes primero se cultivan en una película, que se forma durante la sedimentación química en fase gaseosa de una mezcla de metano e hidrógeno. Luego, eliminan el exceso de material de las películas obtenidas, quemándolo al calentarlo hasta una cierta temperatura en el aire.

"En la nueva investigación, tratamos de obtener la mayor cantidad de información sobre agujas de diamante", dijo el profesor Obraztsov. Para entender cómo están ubicados los centros de color en la estructura de diamantes y cuáles son sus propiedades, los científicos recurrieron a colegas franceses que tienen una metodología única que permite realizar las mediciones necesarias. "Con esta técnica nuestros colegas franceses estudian la composición química y la ubicación espacial de las impurezas en diversos materiales", dijo Obraztsov. Durante las mediciones, unieron las agujas de diamante a un electrodo colocado en una cámara, que proporcionó la creación y el mantenimiento de un alto vacío. Para el estiramiento, se aplicó un alto voltaje al electrodo, que causó una polarización eléctrica del diamante dieléctrico y una considerable fuerza mecánica, estirando la aguja. El estiramiento causó la deformación de la estructura cristalina del diamante. Al mismo tiempo, se deforma también la estructura de los centros de color. Y junto con la estructura cambian sus características ópticas cuánticas.

"Si antes para esto solo bastaba comprimir diamantes, ahora por primera vez logramos hacer lo que antes no era posible: estirarlos”, explican los autores del estudio. En el momento de estirar la muestra, los científicos irradiaron los centros de color y usando un espectrómetro registraron su luminiscencia. Durante el transcurso del experimento, los investigadores encontraron que las líneas de luminiscencia cambian su forma y energía dependiendo de la fuerza de tensión, que está determinado por la tensión eléctrica aplicada. Esto permite esperar que en base a agujas de diamantes análogas se pueda crear detectores que proporcionan una medición sin contacto de campos eléctricos con alta resolución espacial.

“Con tales detectores se podrá medir no solo los campos creados con la ayuda de una alta tensión en condiciones de alto vacío, sino también los campos que existen en las moléculas biológicas: ADN, ARN y otros. Medir estos campos hoy es un problema científico gigantesco”, comentó Obraztsov. Dado que las puntas de las agujas de diamante van de unos cuantos nanómetros a cientos, entonces las medidas, según los investigadores, se podrá realizar con una precisión correspondiente a los fragmentos de tales moléculas. Es posible que las microagujas de diamantes, cuyo método de obtención fue desarrollado por los físicos de la Universidad Estatal de Moscú, puedan proporcionar una detección óptica, sin contacto, no solo de campos eléctricos.

María Cervantes

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