Kim cương có thể trở nên dẻo khi ở dạng kim siêu mỏng

Kết quả nghiên cứu có triển vọng chế tạo nhiều loại thiết bị từ kim cương cho các ứng dụng như cảm biến, lưu trữ dữ liệu, khởi động, quang điện tử và phân phối thuốc. Ví dụ, kim cương được phát hiện có khả năng tương sinh học để phân phối thuốc cho các tế bào ung thư.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh kim kim cương cỡ chỉ vài trăm nano mét, có thể uốn cong và duỗi ra ở mức 9% mà không bị vỡ, sau đó trở về hình dạng ban đầu. Với khối kim cương bình thường, giới hạn này chưa đến 1%.

Các nhà khoa học đã đo mức độ uốn cong của đầu kim kim cương được chế tạo bằng quy trình lắng đọng hơi hóa học và sau đó khắc thành hình dạng cuối cùng bằng cách quan sát chúng dưới kính hiển vi điện tử quét, đồng thời nén trên đầu kim bằng đầu kim cương tiêu chuẩn (chủ yếu là góc của khối lập phương). Sau các thử nghiệm sử dụng hệ thống này, các nhà khoa học đã thực hiện nhiều mô phỏng chi tiết để thể hiện các kết quả và đã có thể xác định chính xác ứng suất và độ biến dạng mà các đầu kim kim cương có thể chịu được mà không bị vỡ.

Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn lập mô hình máy tính về biến dạng đàn hồi phi tuyến cho hình dạng thực tế của kim kim cương và phát hiện ra rằng độ biến dạng căng tối đa của kim cương kích thước nano lên đến 9%. Mô hình máy tính cũng đã dự báo ứng suất cục bộ tối đa tương ứng gần bằng độ biến dạng căng lý tưởng của kim cương, nghĩa là giới hạn lý thuyết có được nhờ kim cương không khiếm khuyết.

Khi toàn bộ kim kim cương được chế tạo từ 1 tinh thể, lỗi xuất hiện do độ biến dạng căng cao đến 9%. Cho đến khi mức tới hạn đạt được, độ biến dạng có thể hoàn toàn được đảo ngược nếu đầu dò được rút khỏi kim và mẫu được tách rời. Nếu kim siêu nhỏ được chế từ nhiều hạt kim cương nhỏ, nhóm nghiên cứu đã chứng minh vẫn có thể đạt độ biến dạng lớn bất thường. Tuy nhiên, độ biến dạng lớn nhất đạt được nhờ kim kim cương đa tinh thể có kích thước chưa bằng một nửa kim kim cương tinh thể duy nhất.

N.P.D-NASATI (Theo Phys)