Výzkumníci Fyzikálního ústavu vytvořili nejmenší diamanty na světě

Synteticky vytvořený krystal nanodiamantu byl vypěstován ze zárodku obsahujícího 26 atomů uhlíku. Studie ukazuje, že shluk 26 atomů uhlíku je právě nejmenší možná velikost pro vytvoření tzv. kritického zárodku dokonalého diamantového krystalu.

Velikost zárodku krystalu je asi stotisíckrát menší než šířka lidského vlasu. Tento objev poskytuje nové možnosti pro průzkum biologického světa.

Ilustrační foto: zdroj Pixabay

Výzkumníci Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR, ve spolupráci s kolegy ze Stanfordské univerzity v USA, univerzity v Giessenu v Německu a university v Hasseltu v Belgii, uspěli ve vývoji nejmenšího diamantu na světě!

Diamant je nejen nejtvrdším materiálem, ale má jedinečné optické vlastnosti, díky nimž je ideální pro průmyslové účely, jako jsou lasery, kvantová technologie nebo aplikace pro biologickou detekci. Právě pro vývoj buněčné detekce lze nanodiamanty využít jako nanoskopické senzory založené na principu nukleární magnetické rezonance (pracují na stejném principu jako NMR přístroje v lékařské diagnostice, ale působí přímo uvnitř živých buněk).

Jak vypěstovat nanokrystal diamantu?

Diamanty musí být pro tyto účely naprosto čisté a musí mít velikost v řádu nanometrů. Toho se snažili vědci z FZU dosáhnout tím, že hledali nejmenší možný počet atomů, který je zapotřebí pro vytvoření kritického diamantového zárodku.

Z tohoto zárodku byl následovně vypěstován diamantový nanokrystal za použití methanu a atomů dusíku v plynovém výboji (metoda PECVD – Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition). Pomocí této metody je možno vytvořit krystaly s čistotou 0,1 ppb.

To znamená, že pouze jeden z 10 miliard atomů bude pouze atom pocházející z nečistot a v nanodiamantovém krystalu se proto nacházejí pouze atomy uhlíku. Taková úroveň čistoty je nezbytná pro výrobu kvantového snímače pro detekci NMR (nukleární magnetické rezonance) vyrobeného pomocí implantace jednotlivých atomů dusíku do nanodiamantového krystalu, které tvoří kvantový NMR senzor ve formě tzv.

NV centra (atom dusíku vyplní prázdné místo v krystalové mřížce). Takové krystaly pak mají růžovou barvu. Atomová NMR sonda dokáže detekovat například protony v blízkém biologickém prostředí, podobně jako je tomu ve velkých NMR zařízeních, ale v nanorozměrech s citlivosti bilionkrát ( 1012) vyšší, než je dosahováno v běžném NMR zřízení.

Kdo zkoumal a jaké jsou závěry?

Diamantové krystaly byly připraveny Andrew Taylorem a Dr. Václavem Petrákem z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR v rámci výzkumné práce navazující na český národní projekt BIOKOM Nanotechnologie pro společnost jehož koordinátorem byl Prof.

M. Nesladek. Poznatky byly nedávno zveřejněny ve vědeckém časopise PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America). Publikace přináší novou vizi syntetického procesu výroby diamantů a zvýšení jejich čistoty.

Experimentální výsledky byly ověřeny rovněž teoretickým modelem. Tyto poznatky mohou být také použity v jiných oblastech výzkumu, jako je výroba vrstev křemíku plazmatickými metodami a použití jako polovodičů pro počítačové čipy.

Publikováno:
Další články autora
Právě v prodeji
Tip redakce
reklama

Související články

Zemřel profesor František Sehnal,...

V pátek 26. listopadu 2021 zemřel ve věku 83 let prof. RNDr....

6 netušených věcí o mravencích

Mravenci jsou fascinující tvorové. Patří mezi nejúspěšnější druhy na této...

Vytrvalý plavec

Novozélanďan Harry Singh byl velice překvapen, když na pobřeží jižně od města...

Nová studie odhaluje dramatický...

Nový výzkum ptáků hnízdících v EU ukazuje, že za téměř 40 let vymizel každý...

Sociální distanc znají i včely

Za posledních 18 měsíců si lidé až příliš museli zvykat na pojem „sociální...

Zpívající lemuři mají smysl pro...

Mají načechrané uši, pronikavý pohled a zálibu v monogamii. Ukazuje se...

Když si kráva odskočí: Vyměšováním...

Cesta od telete k mléku a steaku je velmi dlouhá a nákladná – a zatěžující...

Česká výprava do Afriky: Osmičlenný...

Čeští odborníci z českobudějovického biologického centra Akademie věd,...

Když tetřívci „pšoukají“

Akustická individualita může hrát v období páření u mnoha ptáků velkou roli....

Nalezen pravděpodobně jeden z...

25 milionů let stará fosilie objevená na vzdálené stanici skotu v...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Světový unikát: Šachové figurky z ostrova Lewis

Světový unikát: Šachové figurky...

Nejsou nejstaršími šachovými figurkami na světě, dokonce ani v Evropě....
Monako: Navoněná primadona, rozmazlená luxusem

Monako: Navoněná primadona,...

Co se rozlohy týče, menší už je na světě jen Vatikán. V tomto...
Cesta za sluncem: Proč se slunečnice během dne otáčejí?

Cesta za sluncem: Proč se slunečnice...

Že se slunečnice obracejí ke slunci je známá věc. Večer jsou ale otočeny k...
Největší letecká katastrofa v dějinách stála život 573 lidí

Největší letecká katastrofa v...

Vůbec největší letecká katastrofa historie, ke které došlo 27....
Putování za kamennými kříži Českého ráje a Podkrkonoší

Putování za kamennými kříži Českého...

Prastaré monolity ve tvaru kamenných křížů, případně křížových kamenů, oživují po...
Vytrvalý plavec: Z Antarktidy až na Nový Zéland

Vytrvalý plavec: Z Antarktidy až...

Novozélanďan Harry Singh byl velice překvapen, když na pobřeží jižně od města...
Jana z Arku v Remeši líbala králi nohy

Jana z Arku v Remeši líbala...

Mladá odvážná dívka stojí vedle oltáře, zatímco Karel VII. dostává...
Pokoří cukrovku léky na krevní tlak?

Pokoří cukrovku léky na krevní...

Nedávná rozsáhlá mezinárodní studie naznačuje, že léky na krevní tlak by mohly...
Blboun nejapný: Byl opravdu blbý?

Blboun nejapný: Byl opravdu blbý?

Jedním z nejznámějších živočichů, kteří vyhynuli dávno před nástupem...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

V našem profesionálně sestaveném testu ihned zjistíte přesné výsledky a obdržíte certifikát.