Diamante mais polido do mundo

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Nanotecnologia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 22/02/2021

Diamante de cristal nico antes e depois do polimento assistido por plasma.[Imagem: Osaka University]

Polimento do diamante

Pesquisadores da Universidade de Osaka, no Japo, poliram um cristal de diamante at que ele ficasse quase atomicamente liso.

Este procedimento ser til para ajudar o diamante a substituir pelo menos alguns dos componentes de silcio nos dispositivos eletrnicos.

O diamante a substncia natural mais dura e essencialmente no reage com produtos qumicos. Fazer seu polimento com ferramentas igualmente duras aceitvel para fazer joias, mas isso danifica a superfcie quando se olha sob um microscpio eletrnico; e o polimento qumico convencional lento demais para a indstria.

Os pesquisadores ento modificaram a superfcie de um vidro de quartzo e, em seguida, poliram o diamante com plasma e com ferramentas de quartzo customizadas.

“O polimento assistido por plasma uma tcnica ideal para o diamante de cristal nico,” explicou o professor Nian Liu. “O plasma ativa os tomos de carbono na superfcie do diamante sem destruir a estrutura do cristal, o que permite que uma placa de vidro de quartzo alise suavemente as irregularidades da superfcie.”

O diamante de cristal nico, antes do polimento, tinha muitas salincias semelhantes a degraus e era ondulado, com uma rugosidade mdia de 0,66 micrmetro. Aps o polimento, os defeitos topogrficos desapareceram e a rugosidade da superfcie chegou a 0,4 nanmetro, ou 4 ngstrons, o que uma lisura quase atmica, j que um tomo de carbono tem um dimetro de 1,5 ngstrom.

Eletrnica e computao quntica

Finalmente, a equipe confirmou que a superfcie polida no foi alterada quimicamente. Por exemplo, eles no detectaram grafite – portanto, nenhum carbono danificado. A nica impureza detectada foi uma quantidade muito pequena de nitrognio da preparao original do cristal.

Uma limitao do silcio que as altas temperaturas o danificam, o que limita a velocidade de operao dos componentes eletrnicos feitos com esse semicondutor. O diamante de cristal nico uma alternativa, mas os mtodos comuns de polir sua superfcie – um requisito para seu uso em eletrnica – so demorados e estavam longe da perfeio at agora.

Alm disso, os qubits de diamante esto entre as estrelas da computao quntica.

Bibliografia:

Artigo: Damage-free highly efficient plasma-assisted polishing of a 20-mm square large mosaic single crystal diamond substrateAutores: Nian Liu, Kohki Sugawara, Naoya Yoshitaka, Hideaki Yamada, Daisuke Takeuchi, Yuko Akabane, Kenichi Fujino, Kentaro Kawai, Kenta Arima, Kazuya YamamuraRevista: Nature Scientific ReportsVol.: 10, Article number: 19432DOI: 10.1038/s41598-020-76430-6

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