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

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...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Obarvili ohňostroje Italové?

Obarvili ohňostroje Italové?

Myslel si, jak ji potěší. Místo toho se císařovna-vdova potácí v mdlobách....
Mohou mít dva lidé stejnou DNA?

Mohou mít dva lidé stejnou DNA?

Na to, aby mohl život na Zemi pokračovat, je DNA nevyhnutelná....
Jak vypadají nejpodivnější restaurace na světě?

Jak vypadají nejpodivnější...

Dopřát si kvalitní jídlo a zažít něco speciálního. To mohou být důvody...
Česko jako světová velmoc v těžbě stříbra: Kdy a kde se ho vytěžilo nejvíc?

Česko jako světová velmoc v těžbě...

Když se řekne těžba stříbra v Čechách, řadě lidí se vybaví Kutná Hora...
Reality show Po krk v odpadcích: Nechutná koupel ve starých krámech!

Reality show Po krk v odpadcích:...

„Nevyhazuj to, to se může hodit!“ Jedna z nejoriginálnějších relací na...
5 základních pravidel, jak se zbavit nadváhy

5 základních pravidel, jak se...

Důvodů nadváhy může být celá řada, a to včetně dlouhodobých onemocnění nebo...
Da Vinciho démon: Nedostatek rodičovské lásky v něm probudí génia

Da Vinciho démon: Nedostatek...

Da Vinci má vizi. Ke kolébce, ve které leží, se snese luňák,...
Hra o Trůny: Jména draků z knih získali zástupci hmyzí říše!

Hra o Trůny: Jména draků z knih...

Na odkazy na knižní a seriálový fenomén jménem Hra o Trůny narážíme v našem...
Dno Pacifiku se ochlazuje: Nedosáhne tam prý ani globální oteplování

Dno Pacifiku se ochlazuje: Nedosáhne...

I se stále aktuálnější hrozbou globálního oteplování v zádech...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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