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实验室合成金刚石:纳米结构的新基础

作者: 发布时间:2019-09-30 浏览次数:31
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  小于人类头发丝儿的装置是药物输送,半导体和燃料生产技术的关键。但是目前制造这些微米和纳米结构的方法成本昂贵且浪费资源的。

  冲绳科学技术研究生院(OIST)的研究人员制作了一种新型玻璃和合成金刚石基础,可用于创造微小的微观和纳米结构。研究人员称,这种新基质成本低,浪费少。

  “moblie365体育投注在过去的几十年里一直在摆脱塑料的使用,”该研究的***作者Stoffel Janssens说道,他是OIST数学,力学和材料部门的成员。“通过合成金刚石和玻璃等可持续材料,moblie365体育投注可以***大限度地减少对环境的负面影响。”

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  建立纳米结构

  用于微器件和纳米器件制造的现有工艺可能是昂贵且低效的。合成金刚石与天然金刚石具有相同的化学结构,具有弹性,低成本和可持续性,玻璃具有多种功能和电绝缘性;将两者结合起来的技术很有希望。

  研究人员利用玻璃蚀刻技术奠定了基础,玻璃蚀刻是一种依靠酸将玻璃板减少到50微米厚度的过程(大约是人体内典型细胞的长度)。Janssens和他的合作者,Eliot Fried教授,DavidVázquez-Cortés,Alessandro Giussani和James Kwiecinski,使用激光在玻璃板的一侧钻出直径和深度约40微米的空腔。

  接下来,科学家在玻璃的另一侧生长了一块175纳米厚的金刚石薄膜,并将钻出的空腔转变为用悬浮金刚石密封的小通道。结合金刚石和玻璃,创造了一个透明的结构,科学家可以在其中生长和可视化活细胞。

  “在这个制造过程中,玻璃很容易变得粗糙和不透明,”Janssens说。“有很多小事可能出错;moblie365体育投注做了很多调整以优化moblie365体育投注的流程。”

  展望未来,Janssens希望制造出适合于提供特定药物的多孔金刚石薄膜。研究人员已为新基金会申请专利,并正在探索其商业潜力。“这种类型的研究只能通过不同背景的研究人员的共同努力来完成,”弗里德说。“OIST及其协作环境的跨学科性使moblie365体育投注的工作成为可能。”

  金刚石是自然界存在的特殊材料之一,具有***高的硬度、低摩擦系数、高弹性模量、高热导、高绝缘、宽能隙、高的声传播速率以及良好的化学稳定性等,如下表。虽然天然金刚石具有这些***的特性,但是它们一直仅仅是以宝石的形式存在,其性质的多变性和稀有性极大地***了其应用。而洛阳誉芯金刚石制备的CVD金刚石膜将这些优异的物理化学性能集一身,且成本较天然金刚石低,能够制备各种几何形状,在电子、光学、机械等工业领域有广泛的应用前景。

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