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

Nový výzkum na poli počítačových tomografů i magnetických rezonancí

Nový výzkum na poli počítačových...

Jak lépe chránit lidi a další živé organismy či citlivé přístroje před účinky...
Objeven nový druh nártouna

Objeven nový druh nártouna

Každoročně se učebnice biologie rozšiřují o nově objevené druhy....
Objevena dvacítka dosud neznámých měsíců Saturnu

Objevena dvacítka dosud neznámých...

Učebnice místopisu Sluneční soustavy se budou přepisovat. Dosud byl rekordmanem v...
Mnohem náročnější požadavky splňují nové deriváty grafenu

Mnohem náročnější požadavky...

Do intenzivně studované oblasti materiálové chemie spadá také vývoj nových...
Nový nález mění mapu pravěkého osídlení Evropy

Nový nález mění mapu pravěkého...

Skupina slovenských a polských archeologů nalezla v jeskyni Hučivá diera...
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...

Nenechte si ujít další zajímavé články

Když duha teče: Kde je nejbarevnější voda světa?

Když duha teče: Kde je...

Kdybychom chtěli namalovat obrázek pastelkami, na vodu patrně vezmeme modrou....
Adam Opel: Auta? Budou jen hračka pro milionáře!

Adam Opel: Auta? Budou jen hračka...

Vyučí se zámečníkem a potom vandruje po Evropě. Adam Opel (1837–1895) nemine...
Lékař katem lidstva:  Che Guevara chtěl rozpoutat třetí světovou válku!

Lékař katem lidstva: Che Guevara...

„Zbabělci. Zrádci!“ soptí Che Guevara na všechny strany. Právě se...
Tajní agenti: Jaká jsou jejich tajemství?

Tajní agenti: Jaká jsou jejich...

Chtěli byste být tajným agentem nebo ochrankou...
Rihanna: Jak jí náhoda změnila život

Rihanna: Jak jí náhoda změnila...

Rihanna, narozena jako Robyn Rihanna Fenty, je barbadoská...
Jaké barvy je zrcadlo?

Jaké barvy je zrcadlo?

Přijde vám, že každá věc na světě má nějakou barvu? V...
Způsobila hospodářská krize ve 30. letech 20. století v USA sexuální revoluci?

Způsobila hospodářská krize ve 30....

„Už jste někdy viděli, jak se dospělí nekontrolovatelně třesou, protože týdny...
Nejšílenější léčba: Smolné náplasti na choleru, močůvka na včelí bodnutí

Nejšílenější léčba: Smolné náplasti...

V Paříži probíhá roku 1832 karneval. Masky se radují a společně tančí, ale tu a tam...
Kolik váží mraky?

Kolik váží mraky?

Když se podíváte na typickou letní oblohu a na ní vznášející se...
Poznejte své IQ

Poznejte své IQ

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