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Il diamante come conduttore? Sì, ma su scala nanometrica: la scoperta del NTU Singapore e del MIT

Da una collaborazione tra i ricercatori della Nangyang Technological University di Singapore e quelli del MIT negli USA è emersa una scoperta piuttosto curiosa sui diamanti: i ricercatori hanno infatti riscontrato che il minerale più duro al mondo potrebbe essere dotato di proprietà conduttive su scala nanometrica, successivamente a deformazioni meccaniche.

I ricercatori hanno effettuato una simulazione al computer che ha permesso loro di vedere come la deformazione meccanica applicata ad aghi di diamante può alterare in maniera reversibile la loro geometria e le rispettive proprietà elettriche. Quando sottoposti ad uno stress meccanico gli aghi hanno una capacità conduttiva simile ai metalli, a temperatura e pressione ambiente.

Secondo i ricercatori si tratta di una scoperta che potrebbe consentire di portare benefici alle future applicazioni dell’elettronica di potenza, usata in un’ampia varietà di dispositivi, dalle automobili agli elettrodomestici, passando per le reti intelligenti. Altre applicazioni che potrebbero beneficiare di questa scoperta sono LED, dispositivi ottici e dispositivi di rilevamento quantistico che migliorano la capacità di un sensore a svolgere il proprio compito.

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Come detto, il diamante è il minerale più duro al mondo e vanta proprietà fisiche particolari che potrebbero renderlo un candidato ideale per un’ampia varietà di applicazioni. Le simulazioni al computer eseguite dai ricercatori, basate su principi di meccanica quantistica, analisi di deformazione meccanica e machine learning, hanno permesso ai ricercatori di scoprire che potevano “trasformare” il diamante da isolante a conduttore restringendone la banda proibita con una deformazione elastica messa in atto da una sonda diamantata che spingeva lateralmente l’ago di diamante.

La simulazione ha mostrato in particolare che all’aumento della deformazione applicata al nanoscopico ago di diamante, si verificava al contempo un restringimento della banda proibita e cioè indice di una maggior conduttività elettrica. Nei pressi del massimo stress meccanico che l’ago è stato in grado di sopportare prima di rompersi, la banda proibita è completamente scomparsa.

I ricercatori sono riusciti inoltre a dimostrare che la “metallizzazione” del diamante su scala nanometrica è stata possibile senza causare instabilità dei fotoni o senza innescare una trasformazione di fase che avrebbe portato il diamante a diventare grafite.

Trattandosi di una simulazione, comunque promettente, è bene considerare il tutto con la dovuta cautela e attendere una prima conferma sperimentale di quanto scoperto.