Cette illustration représente une nouvelle technique qui utilise un laser pulsé pour créer des films et des motifs de nanodiamants synthétiques à partir de graphite, avec des applications potentielles allant des biocapteurs aux puces informatiques. Crédit :Image de l'Université Purdue/Gary Cheng
(Phys.org) — Ce qui a commencé comme une recherche sur une méthode pour renforcer les métaux a conduit à la découverte d'une nouvelle technique qui utilise un laser pulsé pour créer des films et des motifs de nanodiamants synthétiques à partir de graphite, avec des applications potentielles allant des biocapteurs aux puces informatiques.
"Le plus grand avantage est que vous pouvez déposer sélectivement du nanodiamant sur des surfaces rigides sans les températures et les pressions élevées normalement nécessaires pour produire du diamant synthétique, " a déclaré Gary Cheng, professeur agrégé de génie industriel à l'Université Purdue. "Nous le faisons à température ambiante et sans chambre haute température et pression, ce processus pourrait donc réduire considérablement le coût de fabrication du diamant. En outre, nous réalisons une technique d'écriture directe qui pourrait écrire sélectivement des nanodiamants dans des motifs conçus."
La capacité à "écrire" sélectivement des lignes de diamant sur des surfaces pourrait être pratique pour diverses applications potentielles, y compris les biocapteurs, l'informatique quantique, piles à combustible et puces informatiques de nouvelle génération.
La technique fonctionne en utilisant un film multicouche qui comprend une couche de graphite surmontée d'une feuille de protection en verre. L'exposition de cette structure en couches à un laser à impulsions ultrarapides convertit instantanément le graphite en un plasma ionisé et crée une pression vers le bas. Ensuite, le plasma de graphite se solidifie rapidement en diamant. La feuille de verre confine le plasma pour l'empêcher de s'échapper, lui permettant de former un revêtement de nanodiamant.
"Ce sont des diamants super petits et le revêtement est super résistant, il pourrait donc être utilisé pour les capteurs à haute température, " dit Cheng.
Les résultats de la recherche sont détaillés dans un article paru en ligne dans la revue Nature Rapports scientifiques . L'article a été rédigé par Yuefeng Wang, ancien doctorant de Purdue, Yingling Yang, Ji Li et Martin Y. Zhang; associé de recherche postdoctoral Jiayi Shao; les doctorants Qiong Nian et Liang Tang; et Cheng.
Les chercheurs ont fait cette découverte en étudiant comment renforcer les métaux à l'aide d'une fine couche de graphite et d'un laser à impulsions nanosecondes. Un doctorant a remarqué que le laser faisait soit disparaître le graphite, soit devenir semi-transparent.
"Le revêtement noir de graphite avait disparu, mais où est-il passé ?", a déclaré Cheng.
Des recherches ultérieures ont prouvé que le graphite s'était transformé en diamant. Les chercheurs de Purdue ont nommé le procédé de dépôt laser à impulsions confinées (CPLD).
L'équipe de recherche a confirmé que les structures sont en diamant à l'aide de diverses techniques, notamment la microscopie électronique à transmission, Diffraction des rayons X et mesure de la résistance électrique.
Une demande de brevet américain a été déposée sur le concept par l'intermédiaire du Purdue Office of Technology Commercialization. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour commercialiser la technique, dit Cheng.
