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

Nález největšího pokladu za posledních více než 60 let

Nález největšího pokladu za...

Při nedávném průzkumu systému podzemních jeskyní Balamkú pod městem...
Středověký větrák nalezen v Kutné Hoře

Středověký větrák nalezen v Kutné...

Členové hornického spolku Barbora byli překvapeni, co objevili při průzkumu doposud...
Objevitelka „malých zelených mužíčků“ navštívila Prahu

Objevitelka „malých zelených...

Britská vědkyně Jocelyn Bell Burnellová dnes v pražském Lichtenštejnském paláci...
Vědci vyrábějí umělé svaly pro roboty z pavoučího hedvábí

Vědci vyrábějí umělé svaly pro...

Vědci z Massachusettského technologického institutu (MIT) využili jeden z nejpevnějších...
Čtyřnozí společníci v době bronzové

Čtyřnozí společníci v době bronzové

Archeologové se podle nálezu v severovýchodní části  Pyrenejského...
Cesta k super proteinu začala v Yellowstonu…

Cesta k super proteinu začala v...

V minulosti jsme již mnohokrát slyšeli o alternativách k živočišným bílkovinám, jejichž...
V Mexiku byly objeveny pozůstatky svatyně boha Xipe Toteca

V Mexiku byly objeveny pozůstatky...

V mexickém Pueblu byl objeven chrám z rozmezí let 900 až 1150,...
Další Mersennovo prvočíslo odhaleno

Další Mersennovo prvočíslo odhaleno

Závěrem roku 2018 objevil amatérský nadšenec Patrick Laroche z...
Nová metoda odhalí, jak mohou přežívat rostliny v nepříznivých podmínkách

Nová metoda odhalí, jak mohou...

Olomouckým vědcům se podařilo vyvinout metodu, která umožní z malého vzorku kořene...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Pivo před vínem: Lidové moudro pod vědeckým drobnohledem

Pivo před vínem: Lidové moudro pod...

Staré hospodské moudro říká, že pivo a víno se nekombinuje. Pokud k...
Na dne jezera Michigan spočívá obrovský mramorový krucifix!

Na dne jezera Michigan spočívá...

Na dne jezera Michigan ve hloubce asi sedm metrů spočívá na kamenitém dně...
Jací jsou největší zvířecí cestovatelé?

Jací jsou největší zvířecí...

Migraci můžeme pozorovat u všech velkých zvířecích skupin, ať už ve...
Legendy Divokého západu: Znáte nejznámější pistolníky?

Legendy Divokého západu: Znáte...

Pustá prérie, kovbojové, drsní šerifové, indiáni a divoké pitky v saloonech....
Víte, které potraviny ničí naše zuby?

Víte, které potraviny ničí naše...

Zuby přicházejí jako první do kontaktu s jídlem a pitím. Jejich konzumace...
Bez klobouku bos? Fenomén barefootingu

Bez klobouku bos? Fenomén...

Vidět ženu ve společnosti bez bot ještě donedávna znamenalo, že...
Přehledně: 6 největších brouků světa

Přehledně: 6 největších brouků...

Zástupci hmyzího řádu brouků (Coleoptera) jakoby představovali jakési „hřiště“,...
Benátky volají SOS: Klenot omývaný a týraný vodou

Benátky volají SOS: Klenot omývaný...

Patří k místům, jak vystřiženým z červené knihovny, kde se to v minulosti...
Bipolární porucha: Jednou ráj, jindy peklo!

Bipolární porucha: Jednou ráj,...

Lékařskou hantýrkou bipolární porucha, dříve známá pod názvem maniodepresivní psychóza...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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