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

Archeologové objevili vrak z dob antiky na dně Černého moře

Archeologové objevili vrak z dob...

Mezinárodnímu týmu archeologů se podařilo najít na dně Černého moře...
Objevení dosud neznámého rostlinného druhu

Objevení dosud neznámého...

Českým biologům z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého (UP)...
Meteorit sloužil jako zarážka dveří!

Meteorit sloužil jako zarážka...

Po 80 let se na farmě v Edmore v Michiganu používal desetikilový kámen...
Co se podařilo objevit Čechům pod ledem v Antarktidě?

Co se podařilo objevit Čechům pod...

Na Zemi je potvrzeno přes 170 impaktních kráterů různých velikostí a stáří...
Čeští vědci udávají světu směr v mikroskopickém zkoumání rostlin

Čeští vědci udávají světu směr v...

Vědci z olomouckého Centra regionu Haná pro biotechnologický a zemědělský výzkum (CRH)...
Žrout plastového odpadu byl objeven podobně jako penicilin – náhodou

Žrout plastového odpadu byl...

To, že je plastový odpad hanbou naší civilizace, která se spojila...
Zatočí vědci nadobro s klíšťovou encefalitidou?

Zatočí vědci nadobro s klíšťovou...

Česko patří mezi země s největším výskytem klíšťové encefalitidy. Vědci...
Formule E a revoluční technologie se objevily v Praze

Formule E a revoluční...

Od čtvrtka do dnešního dne probíhá již druhý ročník Future Port Prague...
Technologie budou už zítra hýbat Kulaťákem

Technologie budou už zítra hýbat...

Více než 70 vystavovatelů se představí na šestém ročníku Festivalu vědy, který...
Prodlužuje řasa chlorella život včelám?

Prodlužuje řasa chlorella život...

Biologické centrum Akademie věd ČR v Českých Budějovicích v současnosti podrobně...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Co se děje s rotací Venuše?

Co se děje s rotací Venuše?

Planeta Venuše zřejmě nemá ráda velké výkyvy. Díky proudění atmosféry...
Jack London: Proč zvlčí po návštěvě knihovny?

Jack London: Proč zvlčí po...

Život mladého Jacka je až do 21 let víceméně v pořádku, pomineme-li tvrdou...
VIDEO: TOP 5 dětí, které si mají pamatovat své minulé životy

VIDEO: TOP 5 dětí, které si mají...

Přemýšleli jste někdy o tom, zda existují minulé životy a zda...
Bassův průliv: Ještě děsivější než Bermudský trojúhelník!

Bassův průliv: Ještě děsivější než...

Všichni znají Bermudský trojúhelník, kde se záhadně ztrácí lodě i letadla. Ne všichni...
Tajemství akvarijních rybiček: Ostré trny i možná otrava!

Tajemství akvarijních rybiček:...

Jsou nenáročným a na pohled okouzlujícím spolubydlícím. Sledování jejich skotačení nás...
Akce Altmark: Britové ukradli Němcům zajatce

Akce Altmark: Britové ukradli...

„72 hodin, to je zoufale málo,“ prolétne hlavou německému kapitánovi...
Byli rytíři násilničtí psychopati nebo šlechetní hrdinové?

Byli rytíři násilničtí psychopati...

Smyslem jejich života byl boj a zabíjení. Přesto nešlo o žádné kruté...
Ze života zvířat: Pandí samice jen jí, páření je nezajímá!

Ze života zvířat: Pandí samice jen...

„Zkusili jsme všechno možné,“ říká čínský ochranář Čang Hemin....
Muži versus ženy: Kdo je ve skutečnosti silnější?

Muži versus ženy: Kdo je ve...

O ženách se odjakživa říká, že jsou slabším pohlavím. Co do fyzické síly...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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