Nanodiamenty najlepszymi przyjaciółmi mikroinżynierów
Obecnie ma miejsce postępująca miniaturyzacja urządzeń przy coraz zwiększającej się liczbie funkcji i wzrastającej wydajności. Jednak nowe zastosowania wymagają wytrzymałości w skrajnych warunkach. Finansowany przez UE projekt "Nano-diamond building blocks for micro-device applications" (NANODIA) miał na celu zbadanie potencjału diamentów nanokrystalicznych i rozwiązanie problemów, które obecnie ograniczają ich zastosowanie. Wstępne eksperymenty miały na celu zwiększenie jednorodności i zagęszczenia zarodków krystalicznych, które powstają na pierwszym etapie krystalizacji. Pracowali również nad wspomaganiem wzrostu nanokryształów diamentu na cienkich filmach poprzez tworzenie warstw zarodków krystalicznych. Naukowcy wykazali wzmożone zarodkowanie i tworzenie cienkich filmów po zdeponowaniu warstw zarodków metalicznych na idealnie wypolerowanym silikonie. Przy użyciu metali szybko tworzących węgliki uzyskiwano największą gęstość nanokryształów diamentu w gęstych, jednorodnych i bardzo gładkich filmach z diamentu nanokrystalicznego. Dalsze udoskonalenia etapu zarodkowania nie były związane z morfologią substratu, a raczej właściwościami chemicznymi jego powierzchni i typem nanocząstek diamentowych. Naukowcy badali też dynamikę wzrostu nanodiamentów i diamentopodobnych filmów węglowych, utworzonych w różnych procesach odkładania. Mikroskopia sił atomowych pozwoliła wyjaśnić powstawanie przypominającej kalafior morfologii powierzchni. Po raz pierwszy w historii udało się opisać z użyciem fraktali powstawanie tych złożonych wzorów powierzchni, występujących powszechnie w układach nieożywionych i organizmach żywych. Na koniec badacze analizowali zachowanie nanodiamentów w mikrokontakcie ślizgowym do zastosowań w przemyśle mikrosystemów z ruchomymi częściami mechanicznymi. Pracowali nad zoptymalizowaniem w pełni diamentowych sond do mikroskopii sił atomowych, niedawno przygotowanych do zastosowań komercyjnych. Wysiłki koncentrowały się na wysokosprawnych, cienkich filmach z diamentu z dodatkiem boru do końcówek. Testy wykazały, że wskaźnik zużycia radykalnie wzrastał z ilością dodanego boru, co było też bezpośrednio związane z większą miękkością filmu i tendencją do nanowgłębień. Projekt NANODIA dostarczył wartościowych danych na temat tworzenia syntetycznych cienkich filmów diamentowych do nanourządzeń. Działania w ramach projektu stworzyły podstawy do stosowania diamentu w mikrourządzeniach wymagających najlepszych możliwych parametrów mechanicznych, chemicznych i termicznych.
Słowa kluczowe
Nanokrystaliczne, diament, zarodkowanie, cienki film, warstwy zarodków, fraktale, sondy mikroskopowe