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

Podařilo se objevit hrob slavného Napoleonova generála?

Podařilo se objevit hrob slavného...

V zábavním parku v centru ruského Smolenska objevili francouzští archeologové ostatky...
Objeven nový druh kočky

Objeven nový druh kočky

Tzv. liščí kočka byla součástí mnoha pohádek a bájí. Mělo jít o velkou kočku...
Nové plasty bude možné recyklovat snadno a opakovaně

Nové plasty bude možné recyklovat...

Že bychom měli recyklovat, abychom šetřili přírodní zdroje a zároveň omezili...
Co umožňovalo denisovanům žít ve velké nadmořské výšce?

Co umožňovalo denisovanům žít ve...

Analýza čelisti nalezené na Tibetské náhorní plošině ve výšce 3280 m n....
Objeven pravěký lev

Objeven pravěký lev

Dvojici amerických vědců se podařilo v Keni dokázat existenci...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Švábi se vyvíjejí. Rodí se s imunitou vůči insekticidům

Švábi se vyvíjejí. Rodí se s...

Skrytý před našimi zraky vede se dlouhodobý, krutý boj mezi odolnými šváby a...
Mayové znetvořovali lebky i měsíčním kojencům

Mayové znetvořovali lebky i...

Indiánská matka přitiskne svému měsíc starému kojenci k hlavičce z každé strany...
Samec, nebo samička? Výr překvapil své pečovatele sneseným vajíčkem

Samec, nebo samička? Výr překvapil...

Již třiadvacet let žije sova jménem Kaln v útulku v Gloucesteru v...
Vědci z Olomouce se zaměřili na klíšťata. Co zjistili nového?

Vědci z Olomouce se zaměřili na...

Podle odborníků z Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého a brněnské Fakulty...
Stanovovali Mayové délku roku podle těhotenství žen?

Stanovovali Mayové délku roku podle...

Výprava španělského conquistadora Hernána Cortése vtrhne roku 1519 na mexický poloostrov...
Bolí vás kyčle, kolena, nebo záda? Možná máte ploché nohy!

Bolí vás kyčle, kolena, nebo záda?...

Trápí vás často nevysvětlitelná bolest kolen a kyčlí? Připisujete bolení hlavy a...
VIDEO: Světélkující návnada přilákala ke kameře obří oliheň

VIDEO: Světélkující návnada...

Teprve po druhé v historii se před nedávnem podařilo oceanologům zachytit na kameru...
Symboly gotiky: Urozené dámy se trumfovaly výškou svého čepce

Symboly gotiky: Urozené dámy se...

Dvorní dáma pomáhá své urozené paní upravit dlouhý čepec zvaný henin....
Opravdu existuje dvojí kvalita výrobků u sušenek?

Opravdu existuje dvojí kvalita...

Téma dvojí kvality potravin je v současné době značně diskutované. Otázka, zda...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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