На физическом факультете выращены алмазы игольчатой и нитевидной формы и исследованы их люминесцентные и электронно-эмиссионные свойства

Группой исследователей под руководством профессора кафедры физики полимеров и кристаллов Александра Николаевича Образцова были получены кристаллы алмаза в форме геометрически правильных пирамид микрометрового размера и изучены их люминесцентные и электронно-эмиссионные свойства. Результаты этих исследований были представлены в серии статей, опубликованных в ведущих научных журналах: Journal of Luminescence, Nanotechnology, Scientific Reports.

В группе исследователей, работающих на физическом факультете под руководством профессора Александра Николаевича Образцова, была предложена технология, с помощью которой возможно массовое производство небольших по размерам кристаллов (или кристаллитов) алмаза иглоподобной и нитеобразной формы.

«Суть предложенного метода состоит в использовании хорошо известной закономерности, определяющей формирование поликристаллических пленок из кристаллитов вытянутой ("столбчатой") формы. При изготовлении алмазных поликристаллических пленок обычно стремятся обеспечить условия, при которых составляющие их кристаллиты столбчатой формы тесно примыкают друг к другу, формируя плотную однородную структуру», — комментирует главный автор исследований, профессор кафедры физики полимеров и кристаллов физического факультета Александр Николаевич Образцов.

Исследователями из МГУ было показано, что считавшиеся ранее «плохими» алмазные пленки, состоящие из отдельных не соприкасающихся друг с другом кристаллитов, могут использоваться для изготовления алмаза в виде иглоподобных или нитевидных образований геометрически правильной пирамидальной формы. Эта относительно простая технология, объединяющая формирование поликристаллических алмазных пленок с заданными структурными характеристиками с их нагревом на воздухе, позволяет получать в массовом количестве алмазные кристаллиты с некоторым варьированием их формы. Представление о таких кристаллитах можно получить из электронно-микроскопических изображений.

Применение такие кристаллитов в качестве элементов с высокой твердостью: режущих инструментов для сверхточной обработки, индентеров или зондов для сканирующих микроскопов, было описано в статье, опубликованной учеными ранее в журнале Review of Scientific Instruments. В настоящее время произведенные по этой технологии зонды реализуются как иностранными компаниями, так и на отечественном рынке.

В ходе последующих работ, которые были проведены на физическом факультете МГУ, исходная технология была существенно усовершенствована, что позволило варьировать форму и размеры игольчатых кристаллитов и расширило потенциальную область их применения. Результаты этих исследований были представлены в серии статей в Journal of Luminescence, Nanotechnology, Scientific Reports.

В этих недавних публикациях описаны структурные особенности таких кристаллитов и их взаимосвязь с люминесцентными характеристиками и эффективностью автоэлектронной эмиссии. Причем последнее, как отмечают ученые, видимо, является первым примером реализации истинно алмазного автоэмиссионного (или холодного) катода, к получению и исследованию которого было привлечено значительное внимание на протяжении последних двух десятков лет. Люминесцентные свойства игольчатых кристаллов алмаза могут найти применение в сенсорах различных типов, квантово-оптических устройствах, для создания элементной базы квантовых компьютеров и в других областях науки техники.

Исследования выполнены при поддержке Российского научного фонда.