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

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...
Unikátní filmový záznam s filozofem a mluvčím Charty 77 Janem Patočkou darovala Francie českému archivu

Unikátní filmový záznam s filozofem a...

Před více než 5 lety objevili mladí spolupracovníci Archivu Jana Patočky...
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...
Ohebný a tenčí než vlas

Ohebný a tenčí než vlas

Jak přesně funguje paměť, když zpracovává prožitky? A co se děje v lidském mozku při vzniku...
Čeští vědci zdokonalili napájení smart textilií

Čeští vědci zdokonalili napájení...

Doba, kdy se nebudeme muset vláčet s mobilními telefony, tablety ani jinými...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Hra na hraně Erika Ronera: Milovníka adrenalinu umlčí strom!

Hra na hraně Erika Ronera:...

Žije tak, aby se ani na vteřinu nenudil. Neustále v tempu....
Dobrovolně v Osvětimi: Kdo byl špionem v nejstrašnějším vyhlazovacím táboře?

Dobrovolně v Osvětimi: Kdo byl špionem...

Umíte si představit, že byste se dobrovolně vyměnili s vězněm...
Inteligentní zvířata: V čem předčí člověka? 

Inteligentní zvířata: V čem předčí...

Člověk jistě patří mezi nejchytřejší tvory na Zemi. Některá zvířata ale dokážou jeho...
Jaroslav Hašek: Byl otec Švejka homosexuál?

Jaroslav Hašek: Byl otec Švejka...

„Lidový komisař Hašek, vrátivší se nedávno ženat z Ruska, studuje v přítomné...
4 barvy, 4 druhy pasů: Jaký mají význam?

4 barvy, 4 druhy pasů: Jaký mají...

Na světě jsou jen čtyři barvy pasů. Je to červená,...
Nejkrutější velitelé koncentračních táborů: Stihl je podobný osud jako jejich vězně?

Nejkrutější velitelé koncentračních...

Velí masovému vyhlazování. Někteří proto, že mají strach, jiní se ve...
Strom jako z ráje: Plodí 40 odrůd ovoce!

Strom jako z ráje: Plodí 40...

Nemusíte mít celý sad, abyste měli různé ovoce v různou dobu. Stačí...
Francouzský zábavní park nabízí krom atrakcí i neobvyklou úklidovou službu

Francouzský zábavní park nabízí...

Na opravdovou raritu je možné narazit v jednom z francouzských zábavních parků....
Krimi z Chicaga: Kdo polámal stařence žebra?

Krimi z Chicaga: Kdo polámal...

Ulicemi Chicaga běží urostlý muž. V ruce drží dámskou kabelku. Před chvílí...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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