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

Související články

Výzkumníci Fyzikálního ústavu vytvořili nejmenší diamanty na světě

Výzkumníci Fyzikálního ústavu...

Synteticky vytvořený krystal nanodiamantu byl vypěstován ze zárodku...
Brno od neděle hostí světové špičky v oboru nanotechnologií

Brno od neděle hostí světové...

V neděli začala na brněnském výstavišti týdenní přehlídka, na které se...
Nanovlákna proti vráskám?

Nanovlákna proti vráskám?

Před časem jsme vás informovali o tom, že pardubičtí vědci dokázali...
Vědci z Pardubické univerzity zvláknili kyselinu hyaluronovou

Vědci z Pardubické univerzity...

Ze spolupráce profesora Radima Hrdiny, docenta Ladislava Burgerta z...
Festival Future Port Prague se uskutečnil v Holešovicích

Festival Future Port Prague se...

Ve čtvrtek 7. září se v prostorách Pražské tržnice v okolí SaSaZu...
Češi vyřešili přenos dat v extrémním prostředí

Češi vyřešili přenos dat v...

Spolehlivý přenos informací v extrémním prostředí s intenzivním rušením je...
Lesk stříbra udržují nanotechnologie

Lesk stříbra udržují...

Každý, kdo někdy viděl stříbrný šperk či jakýkoliv jiný předmět z tohoto...
Nekonečně malý svět

Nekonečně malý svět

Za zakladatele oboru nanotechnologií bývá nejčastěji pokládán Richard Feynman...
Skrytá síla diamantu

Skrytá síla diamantu

Unikátní minerál z krystalické formy uhlíku diamant zná asi každý z...
Diamant není jen šperk!

Diamant není jen šperk!

Unikátní minerál z krystalické formy uhlíku diamant zná asi každý z...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Barrandovské terasy: V Trilobit baru si dávaly dostaveníčka hvězdy stříbrného plátna

Barrandovské terasy: V Trilobit baru si...

Podnikatel Václav M. Havel (1897–1979) se inspiruje sanfranciským...
Budou uděleny Mimořádné Ceny Neuron

Budou uděleny Mimořádné Ceny Neuron

Současná situace a zkušenost s celosvětovou pandemií nového koronaviru nám znovu...
Proč majitel slavného smíchovského lokálu spáchal sebevraždu?

Proč majitel slavného smíchovského...

Starosta Košíř Matěj Hlaváček (1852–1897) se v roce 1895 rozhodne koupit...
Umělá inteligence z Česka pomáhá chytat zločince po celém světě

Umělá inteligence z Česka pomáhá...

Terorista, jenž se chystá nastoupit do letadla, vězeň, který se pod záminkou...
Byly oceněny české vědkyně

Byly oceněny české vědkyně

„Pandemický“ ročník soutěže L´Oréal UNESCO Pro ženy ve vědě, Česká republika –...
Restaurace Rudolfov: Slavný Čapkův se zrodil v mansardě hospody

Restaurace Rudolfov: Slavný...

 V roce 1864 se na okraji Jindřichova hradce rodí restaurace podle plánů...
Fotbalová hvězda stane v čele projektu zaměřeného na zrakově postižené

Fotbalová hvězda stane v čele projektu...

Společnost OrCam Technologies, lídr na poli inovací založených na využití...
Byl megalodon skutečně mega?

Byl megalodon skutečně mega?

Obří megalodon (Carcharocles megalodon) je živočich, který svou velikostí...
Milostné tradice: Jak vypadají námluvy na druhém konci světa?

Milostné tradice: Jak vypadají...

Nejdřív kino nebo divadlo, pak večeře doprovázená kulečníkem,...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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