Opis projektu
Fraktale i metamateriały wspierają produkcję diamentów 3D na potrzeby powłok przemysłowych
Diament jest najtwardszą znaną substancją naturalną. Składa się z atomów węgla otoczonych i połączonych z czterema innymi atomami węgla bardzo silnymi wiązaniami kowalencyjnymi węgiel-węgiel. W przypadku powłok przemysłowych diamenty są często kruszone w celu uzyskania proszku i nakładane przy użyciu chemicznego osadzania z fazy gazowej, co pozwala na uzyskanie wysoce skrystalizowanych cienkich warstw diamentów 2D. Te procesy 2D utrudniają tworzenie jednolitych powłok na złożonych obiektach trójwymiarowych. Zespół finansowanego przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych projektu smartGROWQ opracuje pionierskie i nowatorskie podejście, które pozwoli na syntezę diamentów trójwymiarowych poprzez wykorzystanie metamateriałów z fraktalnymi otworami oraz nowych ścieżek zarodkowania. Ta innowacyjna technika zostanie zastosowana w procesie osadzania z fazy gazowej przy pomocy plazmy.
Cel
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.
Dziedzina nauki
Słowa kluczowe
Program(-y)
- HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC) Main Programme
Temat(-y)
System finansowania
HORIZON-ERC - HORIZON ERC GrantsInstytucja przyjmująca
5020 Bergen
Norwegia