Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã trộn hàng trăm nanodiamonds trong chân không và phát hiện ra nguyên nhân mất độ cứng của chúng

Các nhà nghiên cứu Trung Quốc đã hé lộ bí mật “sự mất độ cứng” của nano kim cương

*Trong quá trình thực nghiệm, họ phát hiện ra lý do tại sao các viên kim cương có kích thước từ 4 đến 12 nm (hàng trăm lần nhỏ hơn virus) trở nên ít đàn hồi hơn và dễ bị nén.*

Những gì đã được làm
- Thí nghiệm

- 100 viên nano kim cương được kẹp giữa hai hình trụ, mỗi hình trụ có đầu kim cương.

- Hệ thống được kết nối với cảm biến lực và kính hiển vi để đo kháng cự khi nén.

- Các thí nghiệm được tiến hành trong chân không để loại bỏ ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài.

- Mô hình hóa

- Dữ liệu thu được so sánh với mô hình máy tính về cấu trúc nguyên tử của tinh thể.

Kết luận chính
- Khi kích thước giảm, tỷ lệ nguyên tử nằm trên bề mặt (vỏ) tăng lên.

- Các liên kết giữa vỏ và lõi trong nano kim cương yếu hơn so với những viên đá lớn hơn.

- Do đó các tinh thể nhỏ dễ bị nén hơn: kháng cự của chúng giảm khoảng 30 % so với các viên kim cương lớn.

Tại sao điều này quan trọng
- Vật liệu nano là thành phần then chốt cho công nghệ tương lai: máy tính lượng tử, cảm biến siêu nhanh và truyền thông bảo mật.

- Giá cả: những viên nano kim cương nhân tạo ngày nay rẻ hơn đáng kể, mở ra nhiều cơ hội ứng dụng mới.

> “Các viên kim cương có kích thước bình thường nổi tiếng với độ cứng tuyệt vời, nhưng ở quy mô nano mọi thứ thay đổi,” – nhận xét trưởng nhóm nghiên cứu Chúnxīn Shàn từ Đại học Zhèngzhōu.

> “Chúng tôi đã chứng minh rằng chính cấu trúc nguyên tử của bề mặt chịu trách nhiệm giảm đàn hồi.”

Kết luận: Càng nhỏ nano kim cương, vai trò của các nguyên tử bề mặt càng rõ rệt và liên kết với lõi yếu hơn, dẫn đến sự suy giảm đáng kể độ cứng. Phát hiện này sẽ giúp tối ưu hóa việc sử dụng nano kim cương trong các thiết bị công nghệ cao.