Легированные бором алмазы проявили неожиданные оптические свойства

Новое свойство алмазов открывает путь к квантовым технологиям будущего

Международная группа учёных из Университета Кейс Вестерн Резерв и Иллинойсского университета обнаружила уникальное свойство алмазов с добавлением бора, которое может запустить новое направление в биомедицине и квантовой оптике.

Исследователи установили, что в легированных бором алмазах возникают плазмоны — волны электронов, появляющиеся при воздействии света. Это явление позволяет контролировать и усиливать электрические поля на наноуровне, что важно для разработки современных биосенсоров, наноразмерных оптических устройств, а также совершенствования солнечных элементов и квантовых приборов.

«Алмаз продолжает блистать — как в буквальном смысле, так и в качестве маяка научно-технологических инноваций», — отметил Джузеппе Странги, профессор физики Университета Кейс Вестерн Резерв.

Легированные бором алмазы проявили неожиданные оптические свойства
Металлические наночастицы в стекле. Источник: John Luty

Ранее было известно, что алмазы с добавлением бора проводят электричество и могут становиться сверхпроводниками, однако их плазмонные свойства были обнаружены впервые. Важно, что в отличие от металлов и других легированных полупроводников, такие алмазы сохраняют оптическую прозрачность.

Алмазы, состоящие из прозрачных кристаллов углерода, можно синтезировать с небольшим добавлением бора, который находится рядом с углеродом в периодической таблице. Бор, имеющий на один электрон меньше, чем углерод, создаёт в материале электронные «дырки», улучшающие проводимость. При этом кристаллическая решётка остаётся прозрачной с характерным голубым оттенком (именно поэтому знаменитый алмаз «Хоуп» имеет синий цвет).

Благодаря уникальному сочетанию свойств — химической инертности и биологической совместимости — легированные бором алмазы могут найти применение там, где другие материалы неэффективны, например, в медицинской визуализации или высокочувствительных биочипах.

Примечательно, что технология синтеза алмазов при низком давлении была разработана в 1968 году в Институте технологий Кейса (ныне Университет Кейс Вестерн Резерв) Джоном Ангусом, именно он первым сообщил об электропроводности алмазов, легированных бором.

16 января 2025 в 00:23

Автор:

| Источник: Nature Communications, phys.org

Все новости за сегодня

Календарь

январь
Пн
Вт
Ср
Чт
Пт
Сб
Вс
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31