I nanodiamanti sono i migliori amici dei microingegneri
I dispositivi stanno diventando sempre più piccoli con funzionalità e performance migliorate, ma le nuove applicazioni richiedono resistenza in condizioni estreme. Il progetto NANODIA ("Nano-diamond building blocks for micro-device applications"), finanziato dall'UE, ha esplorato il potenziale del diamante nanocristallino affrontando problemi che attualmente ne ostacolano l'impiego. Gli esperimenti iniziali miravano a migliorare l'uniformità e la densità della nucleazione, il primo passo nella cristallizzazione. I ricercatori hanno anche lavorato per favorire la crescita di film sottili di diamante nanocristallino tramite strati seme. Gli scienziati hanno dimostrato una migliore nucleazione e crescita dei film dopo la deposizione di strati semi metallici su silicone levigato a specchio. I metalli che formano rapidamente carburi elicitavano la maggiore densità di cristalli di nanodiamante, con il risultato di film di diamante nanocristallino densi, uniformi e molto lisci. Inoltre il miglioramento della fase degli strati seme non era associata alla morfologia dei substrati ma piuttosto alla chimica della superficie dei substrati e al tipo di nanoparticelle del diamante. Gli scienziati hanno anche studiato le dinamiche della crescita di film in nanodiamante e in carbonio simile al diamante creati utilizzando processi di deposizione differenti. La microscopia a forza atomica ha chiarito l'evoluzione della morfologia superficiale simile a un cavolfiore. Per la prima volta in assoluto lo sviluppo di questi intricati pattern di superficie è stato descritto in termini di frattali osservati universalmente in sistemi viventi e non viventi. Infine i ricercatori hanno analizzato il comportamento dei nanodiamanti nei microcontatti scorrevoli per l'applicazione industriale in microsistemi con parti meccaniche mobili. Hanno lavorato per ottimizzare le sonde per microscopia a forza atomica interamente in diamante recentemente sviluppate per l'uso commerciale. Gli sforzi si sono concentrati sui film sottili ad alta prestazione in diamante drogato con boro per le punte. I test hanno dimostrato che il tasso di deterioramento aumentava drasticamente con i livelli di drogatura con boro, direttamente associati anche a film più morbidi e a una maggiore nanoindentazione. NANODIA ha fornito conoscenze preziose sulla creazione di film sottili in diamante sintetico nanocristallino per applicazione in nanodispositivi. Le attività del progetto hanno posto le basi per l'impiego del diamante nei microdispositivi che richiedono proprietà meccaniche, chimiche e termiche superiori.
Parole chiave
Nanocristallino, diamante, nucleazione, film sottili, strato seme, frattali, sonde microscopiche
