Вчені відкрили в алмазу здатність генерувати електричний заряд
Джерело: Popular Mechanics
Науковці з Гонконзького університету з’ясували, що надтонкі алмазні мембрани можуть виробляти електричний заряд під час згинання. Раніше вважалося, що алмази не мають п’єзоелектричних властивостей через свою жорсткість і нездатність помітно деформуватися.
П’єзоелектричними називають матеріали, які генерують електричний заряд під дією механічного навантаження. Протягом понад століття алмаз до таких матеріалів не відносили, оскільки в масивному вигляді він практично не розтягується, не стискається і не згинається.
Дослідники припустили, що властивості алмазу можуть змінитися, якщо зробити його шар надзвичайно тонким. Для перевірки цієї гіпотези вони створили алмазну мембрану завтовшки лише кілька мікрометрів.
Результати роботи опублікували в журналі Science.
Щоб отримати достатньо тонкий шар, алмаз виростили на кремнієвій основі за допомогою хімічного осадження з парової фази із застосуванням мікрохвильової плазми. За такого методу матеріал формується на поверхні поступово, атом за атомом.
Після цього дослідники обережно відокремили мембрану від основи. У результаті вони отримали алмазний шар завширшки близько п’яти сантиметрів і завтовшки приблизно один мікрометр.
Для експерименту мембрану прикріпили до гнучкої основи з поліетилентерефталату, що дало змогу контрольовано її згинати та одночасно вимірювати електричний сигнал.
“Для контрольованого згинання мембрану прикріпили до міцної та гнучкої основи з поліетилентерефталату. Закріпивши один кінець конструкції та прикладаючи силу до іншого, ми можемо точно контролювати деформацію алмазної мембрани та вимірювати електричний сигнал, який виникає внаслідок цього”, – пояснили автори дослідження.
Під час серії випробувань науковці зафіксували, що при згинанні алмазна мембрана справді виробляє електричний сигнал.
Перед цим дослідники перевірили, чи не міг заряд виникати через зовнішні чинники або трибоелектричний ефект, тобто електризацію внаслідок тертя. Після виключення цих факторів вони дійшли висновку, що сигнал пов’язаний саме з властивостями алмазної мембрани.
За словами авторів роботи, ключову роль відіграють асиметричні межі зерен усередині матеріалу. Вони розділяють окремі кристалічні структури та сприяють накопиченню електричної поляризації.
Через це між верхньою та нижньою поверхнями мембрани виникає різниця електричних потенціалів.
Дослідники також встановили, що сила п’єзоелектричного ефекту залежить від товщини мембрани. Найвиразніший результат спостерігали у шарах завтовшки близько п’яти мікрометрів.
“П’єзоелектричний ефект залежить від товщини мембрани, а найвиразніша реакція спостерігається у мембран завтовшки близько п’яти мікрометрів”, – зазначили автори.
За їхніми словами, це можна пояснити асиметричними змінами, які виникають на межах зерен під час синтезу алмазу.
До цього алмаз у мікромеханічних системах переважно використовували як міцний допоміжний матеріал, на якому розміщували інші п’єзоелектричні компоненти. Нове відкриття свідчить, що в надтонкому вигляді він сам може брати участь у виробленні електричного сигналу.
Це може розширити можливості застосування алмазів в енергетиці та медицині.
Алмаз є хімічно стабільним і нетоксичним матеріалом, тому такі мембрани потенційно можуть використовувати у пристроях, де важливі довговічність і безпечний контакт із тканинами організму.
Зокрема, дослідники припускають, що в майбутньому алмазні мембрани можуть стати частиною медичних імплантів, здатних виробляти частину необхідної для роботи енергії за рахунок механічного руху.
Крім того, відкриття може бути корисним для створення нових мікромеханічних і енергетичних пристроїв, у яких алмаз використовуватиметься не лише як пасивна основа, а і як активний матеріал для перетворення механічної енергії на електричну.
Нове дослідження гробниці Тутанхамона KV 62 у Долині царів вказує на те, що за її відомими стінами можуть бути приховані додаткові приміщення.
Сідні Свіні порівняли з британською контент-мейкеркою для дорослих Бонні Блу на тлі суперечки навколо нової рекламної кампанії компанії Novig. Таке порівняння навів журнал The Spectator, автори якого зазначили, що йдеться не про схожість їхніх кар’єр чи діяльності, а про спосіб привертати увагу за допомогою сексуальності, провокаційних образів і суспільного резонансу.
Президент Тунісу Каїс Саїд пом’якшив покарання за частиною порушень кіберзаконодавства, яке правозахисники роками критикували як інструмент тиску на журналістів, активістів та політичних опонентів.
Amazon MGM Studios опублікувала перший трейлер біографічного фільму “Медден” режисера Девіда О. Рассела. Головну роль у стрічці виконав Ніколас Кейдж, який зіграв легендарного тренера НФЛ Джона Меддена.
Warner Bros. працює над новою ігровою версією “Флінстоунів”. Продюсерами проєкту стануть Раян Гослінг і Джессі Гендерсон.