Команда из Института Макса Планка разработала новую стратегию синтеза алмазов размером 3–4 нанометра «снизу вверх»

Репортаж от Wedoany，Международная исследовательская группа под руководством доктора Инке У (Dr. Yingke Wu) и профессора Тани Вайль (Prof. Tanja Weil) из Института полимерных исследований Макса Планка (Max-Planck-Institut für Polymerforschung) разработала новую стратегию синтеза наноалмазов «снизу вверх», позволяющую напрямую создавать высококристаллические наноструктуры, подобные алмазу, из молекулярно точно определённых нанографитовых строительных блоков.

Наноалмазы — это крошечные частицы алмаза размером всего в несколько нанометров. Благодаря своей химической стабильности и способности вмещать оптически активные дефекты (так называемые центры окраски), они считаются перспективными материалами для квантовых технологий, сенсорики и биомедицинских исследований. Однако до сих пор существовали трудности с надёжным получением наноалмазов однородного размера, высокой чистоты и с заданными оптическими свойствами.

Новый метод отказывается от традиционного измельчения более крупных алмазов и вместо этого напрямую преобразует плоские углеродные молекулы в условиях высокого давления и высокой температуры. Ключевое преимущество этого подхода «снизу вверх» заключается в контролируемости на молекулярном уровне: поскольку структуру, размер и состав исходных молекул можно точно задавать, свойства получаемых наноалмазов легче регулировать. Команде удалось получить чрезвычайно малые и однородные наноалмазы размером около 3–4 нанометров.

Особенно важно то, что оптически активные центры окраски могут быть непосредственно интегрированы в кристаллическую решётку алмаза в процессе синтеза. Используя подходящие молекулярные предшественники, можно создавать излучатели на основе кремния и германия без последующей ионной имплантации, облучения или других этапов обработки. Одностадийный прямой синтез позволяет получать флуоресцентные наноалмазы с заданными оптическими свойствами.

«Мы считаем, что эта платформа обеспечивает масштабируемую основу для разработки квантовых сенсоров, интегрированных фотонных излучателей и программируемых наноматериалов на основе алмаза», — заявила Таня Вайль.

Такие новые молекулярные наноалмазы открывают перспективы для применения в квантовых технологиях, например, в качестве стабильных однофотонных источников или наноразмерных сенсоров. В долгосрочной перспективе они также могут служить надёжными оптическими репортёрами для визуализации процессов в клетках или других биологических средах на минимальных масштабах. Результаты исследования международной группы опубликованы в профессиональном журнале Nature.

В исследовании приняли участие следующие учреждения: Немецкий электронный синхротрон (DESY), Франкфуртский университет имени Гёте (Goethe-Universität Frankfurt), Майнцский университет имени Иоганна Гутенберга (Johannes Gutenberg-Universität Mainz), Лейбниц-Институт новых материалов (Leibniz-Institut für Neue Materialien), Институт коллоидов и границ раздела Макса Планка (Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung), Институт полимерных исследований Макса Планка (Max-Planck-Institut für Polymerforschung), Кембриджский университет (University of Cambridge), Саарский университет (Universität des Saarlandes), Гёттингенский университет (Universität Göttingen) и Ульмский университет (Universität Ulm).

Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com