Auteur: petite boîte ronde groupe HX fou
Edit: Demain
Qu'y at-il dans ce monde ne peut pas plier?
Si quoi que ce soit, il pourrait être un diamant.
diamant blingbling qui Source: Gia.edu
Briser la possibilité de plier un diamant peut être petite, mais imaginez le sucre. Vous pouvez transformer le sucre casser? Tout d'abord, la dureté de candi laissez vous ne pouvez pas commencer. On suppose qu'une tige de sucre candi, n'est pas très facile à plier le casser? La réponse est toujours pas, vous venez de briser doucement, il a été immédiatement happé. La raison est que le sucre est non seulement difficile, mais aussi particulièrement fragile. A été comparé à la rupture virage, il est plus facile à briser.
Dans la nature, d'une manière générale, plus les matériaux plus fragiles. Diamond, le plus dur connu comme la nature du matériau, bien sûr, est également très fragile. Par conséquent, nous pouvons facilement casser le diamant, mais que vous voulez transformer cassé, vraiment difficile.
Cependant, ces lois sont échelle macroscopique, lorsque l'échelle du bas matière à l'échelle nanométrique, présentent souvent des propriétés physiques extraordinaires. Des scientifiques comme aujourd'hui, il y a un groupe de Hong Kong et à Singapour dans le magazine « Science » (Science) a annoncé, Ils « cassé » diamant plié!
Comment plier diamant casser trois étapes
Les scientifiques de rupture plier, non intégrés dans l'anneau du genre de diamants, mais une petite broche nano-diamant, la longueur de chaque racine est d'environ 500-1000 nanomètres - un centième du diamètre des cheveux si longtemps .
Afin d'obtenir la broche nano-diamant, et « casser » le plier, nous avons besoin de trois étapes.
Ci-dessous l'image d'une aiguille comme des saillies, est la broche nano-diamant. Photo du haut du « cône cube » est un dispositif appelé « nano-indentation » est. Source: Références
La première étape, faire une couche de film de diamant
Tout d'abord, vous avez besoin d'un espace confiné, est entré en gaz méthane. Ensuite, l'application de conditions extrêmes sur un espace clos, telles que haute température ou de pression, les molécules de méthane détruit. molécule de méthane de structure est un atome de carbone lié à quatre atomes d'hydrogène. Cette structure est détruite à des atomes de carbone et d'hydrogène se séparent, qu'ils fuient. L'hydrogène est transformé en un gaz, de fuir; atomes de carbone, avec la réaction chimique se produit au bas de la base, un espace fermé hermétiquement, progressivement déposé suivant.
Cela n'a rien à voir avec des diamants? Le diamant est un lot d'atomes de carbone, disposés étroitement ensemble dans une position de manière particulière de celui-ci. Ainsi, tant que ceux-ci peut être contrôlée avec suffisamment de précision l'agencement de dépôt atomes de carbone, on peut obtenir un film mince de diamant.
Dans la nanotechnologie, cette formule magique, le nom scientifique est appelé ". dépôt chimique en phase vapeur «D'une manière générale, l'essence de cette approche est que » le gaz solide devient « .Anyway, nous avons terminé la première étape!
La deuxième étape dans le film de diamant aiguille nano-diamant « feu »
Ce processus peut être imaginé comme un sculpteur dans ses uvres richement sculptés. Mais, ne pas utiliser un ciseau, mais plus grand plasma d'énergie. Ion est chargé de particules atomiques perdre ou gagner des électrons est formé, le plasma, est un mélange d'ions et d'électrons. Par des moyens spécifiques, vous pouvez avoir ce plasma a une grande énergie, comme un amas dense de balles, vous pouvez « abattre » atomes de carbone film de diamant. Après un certain temps, le « feu », sera en mesure d'obtenir une grande échelle nanométrique aiguille de diamant .
On peut aussi voir la vie dans le plasma - comme la foudre, aurores boréales et d'autres phénomènes naturels ont impliqué plasma.
Magnifique aurore, le phénomène est une sorte de plasma d'émission de lumière. Source: pexels.com
La troisième étape, la rupture diamant courbe!
Après l'obtention de ces aiguilles nano-diamant, vous pouvez les plier la rupture.
Ici, l'utilisation de dispositifs appelés " nanoindentation . « Appareil Top nanoindentation est un cône cube. Ce dimensions du cube cône sont nanométrique, le matériel est aussi des diamants. Au cours des essais, nous pouvons contrôler le mouvement du cône cube, le cône et le cube de prendre contact avec la broche nano-diamant , et en appliquant une pression nano-aiguille pour les peu à peu de rupture tester leurs scientifiques de flexion élastiques à l'aide d'un microscope à fort grossissement, le processus d'enregistrement.
L'utilisation des compétences en aiguille nano-diamant tester les équipements nanoindentation (cône vert cube, l'aiguille de diamant rouge nano). Une série d'images montrant la partie conique de nano-aiguille nanoindentation cubique de contact, et celui-ci une force est appliquée. Dans une certaine plage de déformation, une force externe est supprimée cône cubique, la restitution des nano-aiguille. Série B a dit que si une force excessive est appliquée, sera brisé nano-aiguille. Source: Références
Les observations montrent que ces aiguilles de diamant nano ayant une élasticité relativement élevée. Nous avons toujours fait référence aux « élasticité » du mot dans la vie, par exemple, que la balle « flexible » Eh bien, même les crevettes était « bombe ». Mais dans la science des matériaux, la définition élastique précise est: lorsque la force extérieure est déformation annulée, matériau récupération complète, de sorte qu'il est appelé propriétés élastiques. Qu'est-ce que cela signifie? Après ces diamants est tordre l'aiguille, puis se redressent sera - avec un seul 9% après nano-aiguille déformation, on peut encore retrouver sa forme originale. Cette valeur est proche de la limite théorique des simulations de calcul.
En d'autres termes, la racine de notre aiguille de diamant, est rupture plié! Aussi la rupture très courbé! Bien sûr, si elle est forcée de continuer cône cube, la broche nano-diamant qui encore brisé.
Pourquoi est-ce diamant de rupture peut être plié?
Deux raisons pin nano-diamant bénéficie d'une telle élasticité élevée.
Le premier est Cette racine est monocristallin nano-aiguille . La régularité de l'arrangement atomique, le matériau peut être divisé en un seul cristal, polycristallin et amorphe. atomes amorphe est totalement hors service « pile » ensemble, le cristal est disposé d'une manière ordonnée ensemble atome; polymorphe entre celles-ci, entre les deux, peut être comprise comme un morceau de cristal unique ensemble de nombreux petits morceaux, relativement nombre de connexions, mais aussi plus fragile. aiguille de diamant Nano, atomes de carbone sont disposés à proximité de cristal parfait, il a une très bonne résistance mécanique.
De plus, aiguille de diamant Nano il y a une surface lisse . De nombreux matériaux sont brisés ou endommagés, en raison de la présence de plus ou moins de défauts de surface. Dans les grandes lignes, les défauts de surface peuvent imaginer sac entaillé en vigueur à ces lacunes, il est facile de déchirer l'emballage. Parce que la force exercée peut nous rassembler à l'encoche pour former une soi-disant effet « concentration de contraintes », ils peuvent facilement détruire le matériel. La broche nano-diamant, car surface extrêmement lisse, presque aucun défaut, naturellement éviter cette situation.
L'utilisation d'un microscope ultra-haute résolution pour observer les performances des broches nano-diamant est très lisse. Le coin supérieur gauche de la vignette est appelée zone d'électrons technique de diffraction des nano-aiguille prouvé sélectionné est un cristal unique. Source: Références
Ainsi, ces nano-aiguille diamant peut avoir quoi est-il?
Tout d'abord, Les diamants peuvent être une bonne vie et la coexistence, ne nuira pas à l'organisme . Par conséquent, les nanodiamants ont des applications importantes en imagerie biologique et les aspects biocapteurs. Peut être plié comme casser le diamant, il peut y avoir une plus large gamme d'applications. De plus, Lorsque les nanomatériaux à haute résistance, l'aiguille est nanodiamonds peuvent se développer . Mais ceux-ci sont imaginez, exactement comment appliquer l'aiguille nano-diamant, mais aussi la nécessité de poursuivre la recherche et l'exploration.
Mais ah, après cette étude, il peut former de nouvelles vues - peut-être, être en mesure de se plier, mais dur, est un bon diamant!
A propos de l'auteur:
Boîte ronde: matériaux doctorat en sciences de l'Université de Tianjin, France Université Paul Sabatier formation commune
HX: « oignon Daily » correspondant de l'agence à Pékin poste de correspondant spécial, docteur en chimie computationnelle lecture, ne peut jouer entre les mains jeu tour par tour résiduel, dû faire un calcul
Fou petit groupe: Dr. linguistique, la langue et les études culturelles de symbiose régionale dans la neige du Japon (petit) pays (village) tranquillement tourné sur le dictionnaire pour manger le sol, comme des hamsters et du noir.
références
A. Banerjee et al., Science, 2018 (360), 300-302.
X. Zhu et al., Adv. Healthc. Mater. 2016 (5), 1157-1168.
Liu Hongwen, "Mécanique des Matériaux (cinquième édition)", Higher Education Press.
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