Stanford et le SLAC National Accelerator Laboratory dirigent conjointement le principal programme mondial d'isolement et d'étude des diamantoïdes, les plus petites particules de diamant possibles. Trouvé naturellement dans les fluides pétroliers, ces cages de carbone imbriquées pèsent moins d'un milliardième de milliardième de carat (un carat pèse à peu près le même poids que 12 grains de riz); les plus petits ne contiennent que 10 atomes.

Durant la dernière décennie, une équipe dirigée par deux membres du corps professoral de Stanford-SLAC—Nick Melosh, professeur agrégé de science et ingénierie des matériaux et de science des photons, et Zhi-Xun Shen, un professeur de science des photons et de physique et physique appliquée - a trouvé des rôles potentiels pour les diamantoïdes dans l'amélioration des images au microscope électronique, matériaux d'assemblage et circuits d'impression sur puces informatiques. Le travail de l'équipe se déroule au sein du SIMES, l'Institut des sciences des matériaux et de l'énergie de Stanford, qui est géré conjointement avec le SLAC.

Avant de pouvoir le faire, bien que, obtenir les diamantoïdes est une prouesse technique. Cela commence à la raffinerie voisine de Chevron à Richmond, Californie, avec un wagon-citerne plein de pétrole brut du golfe du Mexique. "Nous avons analysé plus d'un millier d'huiles du monde entier pour voir lesquelles avaient les concentrations les plus élevées de diamantoïdes, " dit Jérémy Dahl, qui a développé des techniques clés d'isolement des diamantoïdes avec son collègue chercheur de Chevron, Robert Carlson, avant que tous deux ne viennent à Stanford—Dahl en tant qu'associé de recherche en sciences physiques et Carlson en tant que scientifique invité.

Les étapes initiales d'isolement ont été réalisées à la raffinerie de Chevron, où les bruts sélectionnés étaient bouillis dans d'énormes marmites pour concentrer les diamantoïdes. Une partie des résidus de ce travail est arrivée dans un laboratoire du SLAC, où de petits lots sont bouillis à plusieurs reprises pour évaporer et isoler des molécules de poids spécifiques. Ces fluides sont ensuite forcés à haute pression à travers des systèmes de filtration sophistiqués pour séparer les diamantoïdes de différentes tailles et formes, dont chacun a des propriétés différentes.

Les diamantoïdes eux-mêmes sont invisibles à l'œil nu; la seule raison pour laquelle nous pouvons les voir, c'est qu'ils s'agglutinent in fine, cristaux ressemblant à du sucre. « Si vous aviez une cuillerée, " Dahl dit, en tenant quelques-uns dans sa paume, "vous pourriez en donner 100 milliards à chaque personne sur Terre et en avoir encore en reste."

Récemment, l'équipe a commencé à utiliser des diamantoïdes pour amorcer une croissance sans faille, diamants de taille nanométrique dans un laboratoire à Stanford. En introduisant d'autres éléments, comme le silicium ou le nickel, pendant le processus de croissance, ils espèrent fabriquer des nanodiamants avec des défauts précisément adaptés qui peuvent produire des photons uniques de lumière pour les communications optiques et l'imagerie biologique de prochaine génération.

Les premiers résultats montrent que la qualité des matériaux optiques issus de graines de diamantoïdes est constamment élevée, dit Jelena Vuckovic de Stanford, un professeur de génie électrique qui dirige cette partie de la recherche avec Steven Chu, professeur de physique et de physiologie moléculaire et cellulaire.

« Développer un moyen fiable de cultiver les nanodiamants est essentiel, " dit Vuckovic, qui est également membre de Stanford Bio-X. "Et c'est vraiment génial d'avoir cette source et le producteur ici même à Stanford. Nos collaborateurs cultivent le matériel, nous le caractérisons et nous leur donnons tout de suite un retour d'expérience. Ils peuvent changer tout ce que nous voulons qu'ils changent."