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3D diamond growth

Descripción del proyecto

Los fractales y los metamateriales respaldan el crecimiento de diamantes en tres dimensiones para materiales de recubrimiento industriales

El diamante es la sustancia natural conocida más dura. Está compuesto por átomos de carbono, cada uno rodeado y unido a otros cuatro átomos de carbono por enlaces covalentes carbono-carbono muy fuertes. Cuando se utilizan para materiales de recubrimiento industriales, los diamantes se suelen triturar para producir polvo que, a continuación, se aplica mediante deposición química en fase de vapor, lo que da lugar películas delgadas de diamante bidimensional (2D) muy cristalizadas. Estos procesos 2D dificultan la producción de materiales de recubrimiento uniformes en objetos tridimensionales (3D) complejos. En el proyecto smartGROWQ, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, se concebirá un método pionero y sin precedentes para sintetizar diamantes en 3D mediante el uso de metamateriales con aberturas fractales para la síntesis de diamantes a través de nuevas rutas de nucleación. Esta técnica de deposición innovadora se empleará en la deposición química en fase de vapor de plasma de microondas.

Objetivo

Diamond, due its outstanding properties, is a desired material to coat various objects for medical, bioelectronics, optical, aerospace, marine and other applications. However, achieving uniform coatings on complex-shaped 3D objects is still a not overcome challenge due to 2D nature of current deposition techniques. The aim of this project is to develop a new diamond growth technology, which will allow diamond synthesis in 3D and accelerate the widespread use of diamond-based materials in new research fields and industry.
The technical challenge of diamond growth in 3D will be addressed by leveraging on two ground-breaking ideas: 1) exploiting the unique properties of metamaterials and fractals to achieve uniform plasma excitation in 3D; 2) using new protonuclei-enhanced gas phase diamond nucleation pathways to overcome the nucleation barrier. The diamond growth will be achieved by microwave plasma chemical vapor deposition technique in a unique deposition system. The plasma in the system will be excited by traveling surface waves in 3D using fractal apertures on composite right/left-handed materials with infinite wavelength propagation property. As a result, plasma is expected to be distributed homogeneously in space, which is a necessary condition to achieve uniform diamond synthesis on 3D objects. The growth of diamond is expected to proceed via nonclassical protonuclei-enhanced gas phase nucleation pathway proposed to significantly increase diamond nucleation rate and allow diamond growth that is independent on a substrate temperature.
The use of metamaterials with fractal apertures for diamond synthesis via nonclassical gas phase nucleation pathway is an absolute novelty, which will address fundamental questions about diamond growth in a gas phase. Beyond that, this new technology could enable other researchers to explore new applications of diamond on temperature sensitive materials, which require good electronic, chemical, or surface tribological properties.

Régimen de financiación

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

Institución de acogida

UNIVERSITETET I BERGEN
Aportación neta de la UEn
€ 1 500 000,00
Dirección
MUSEPLASSEN 1
5020 Bergen
Noruega

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Región
Norge Vestlandet Vestland
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
€ 1 500 000,00

Beneficiarios (1)