(PhysOrg.com) -- Les diamants sont peut-être mieux connus comme un symbole d'amour durable. Mais les fabricants de semi-conducteurs espèrent également qu'ils deviendront des composants clés des micromachines durables si une nouvelle méthode développée au National Institute of Standards and Technology (NIST) pour sculpter ces solides, cristaux capables prouve sa valeur. La méthode offre un moyen précis de concevoir des coupes microscopiques dans une surface de diamant, offrant des avantages potentiels dans les domaines de la mesure et de la technologie.

En combinant leurs propres observations avec l'arrière-plan glané de la science des matériaux, Les chercheurs du NIST en semi-conducteurs ont trouvé un moyen de créer des caractéristiques uniques dans le diamant, ce qui pourrait conduire à des améliorations de la nanométrologie à court terme, car il a permis à l'équipe de faire des trous de forme précise dans l'une des substances connues les plus dures. Mais au-delà de la création de nanorègles virtuellement indestructibles, la méthode pourrait un jour conduire à l'amélioration d'une classe d'appareils électroniques utiles dans les téléphones portables, gyroscopes et implants médicaux.

Bien connu pour fabriquer les puces électroniques extrêmement complexes qui font fonctionner nos ordinateurs portables, l'industrie des semi-conducteurs a élargi son portefeuille en fabriquant de minuscules dispositifs avec des pièces mobiles. Construit avec sensiblement les mêmes techniques que les puces électroniques, ces « microsystèmes électromécaniques, " ou MEMS, ne mesurent que quelques micromètres. Ils peuvent détecter les changements environnementaux tels que la chaleur, pression et accélération, leur permettant potentiellement de former la base de minuscules capteurs et actionneurs pour une multitude de nouveaux appareils. Mais les concepteurs doivent veiller à ce que les petites pièces mobiles ne s'arrêtent pas catastrophiquement. Une façon de faire durer les pièces coulissantes plus longtemps sans se briser est de les fabriquer à partir d'un matériau plus résistant que le silicium.

« Le diamant peut être la substance idéale pour les appareils MEMS, », déclare Craig McGray du NIST. « Il peut résister à des conditions extrêmes, De plus, il est capable de vibrer aux très hautes fréquences exigées par les nouveaux appareils électroniques grand public. Mais c'est très dur, bien sûr, et il n'y a pas eu de moyen de le concevoir très précisément à petite échelle. Nous pensons que notre méthode peut y parvenir.

Le procédé utilise un processus de gravure chimique pour créer des cavités dans la surface du diamant. La forme cubique d'un cristal de diamant peut être découpée de plusieurs manières, un fait dont les bijoutiers tirent parti lors de la création de facettes sur des pierres précieuses. La vitesse du processus de gravure dépend de l'orientation de la tranche, se produisant à un rythme beaucoup plus lent dans la direction des "faces" du cube - pensez à couper le cube en cubes plus petits - et ces plans de face peuvent être utilisés comme une sorte de frontière où la gravure peut s'arrêter lorsque vous le souhaitez. Dans leurs premières expériences, l'équipe a créé des cavités allant de 1 à 72 micromètres de largeur, chacun avec des parois latérales verticales lisses et un fond plat.
« Nous aimerions découvrir comment optimiser le contrôle de ce processus ensuite, ", dit McGray, « Mais certaines des manières dont le diamant s'est comporté dans les conditions que nous avons utilisées étaient inattendues. Nous prévoyons d'explorer certains de ces mystères pendant que nous développons un prototype de dispositif MEMS en diamant.