FOTO: Nanopartikulat metalike në xham krijojnë ngjyrat në xhamin e ngjyrosur kur drita i godet ato dhe gjeneron plazmone. Kredi: John Luty
Diamanti, shpesh i njohur për ashpërsinë dhe transparencën e tij të papërshkrueshme, ka dalë si një material përjashtues për elektronikat me energji të lartë dhe optikën kuantike të brezit të ardhshëm. Diamanti mund të inxhinierizohet të jetë po aq i përçueshëm sa një metal, duke futur papastërti si elementi boron.
Kërkuesit nga Universiteti i Rezervës Perëndimore të Case dhe Universiteti i Illinois në Urbana-Champaign tani kanë zbuluar një tjetër pronë interesante në diamantët me boron të shtuar, të njohur si diamantët e dopuar me boron.
Gjetjet e tyre mund të hapin rrugën për lloje të reja të pajisjeve biomjekësore dhe optikës kuantike—më të shpejta, më efikase dhe të afta për të përpunuar informacionin në mënyra që teknologjitë klasike nuk mund t’i bëjnë. Rezultatet e tyre janë publikuar në Nature Communications.
Kërkuesit zbuluan se diamantët e dopuar me boron shfaqin plazmone—valë elektronesh që lëvizin kur drita i godet ato—duke mundësuar që fushat elektrike të kontrollohen dhe përforcohen në shkallë nanometrike. Kjo është e rëndësishme për biosensorët e avancuar, pajisjet optike në shkallë nanometrike dhe për përmirësimin e paneleve solare dhe pajisjeve kuantike.
Më parë, diamantët e dopuar me boron ishin të njohur për aftësinë e tyre për të kaluar elektricitet dhe për t’u bërë superpërçues, por jo për të pasur pronësi plazmonike. Ndryshe nga metalet apo edhe gjysmëpërçuesit e tjerë të dopuar, diamantët e dopuar me boron mbeten të pastër optikisht.
“Diamanti vazhdon të shkëlqejë,” tha Giuseppe Strangi, profesor i fizikës në Universitetin e Rezervës Perëndimore të Case, “si në kuptimin literal dhe si një udhërrëfyes për inovacionin shkencor dhe teknologjik. Ndërsa hedhim hapa më të thella në epokën e kompjuterëve dhe komunikimit kuantik, zbulime si ky na afrojnë më shumë për të shfrytëzuar potencialin e plotë të materialeve në nivelin e tyre më themelor.”
“Kuptimi se si dopimi ndikon në përgjigjen optike të gjysmëpërçuesve si diamanti ndryshon kuptimin tonë për këto materiale,” tha Mohan Sankaran, profesor i inxhinierisë bërthamore, plazmatike dhe radiologjike në Kolegjin e Inxhinierisë Grainger të Illinois.
Ngjyra e bukur blu e Diamantit të Famshëm Hope vjen nga sasi të vogla boroni në kristalin e tij. Kredi: Julian Fong
Materialet plazmonike, të cilat ndikojnë në dritën në shkallë nanometrike, kanë magjepsur njerëzit për shekuj me radhë, madje para se të kuptoheshin parimet e tyre shkencore. Ngjyrat e gjalla në dritaret e njohura të xhamit të mesjetës rezultojnë nga nanopartikulat metalike të inkorporuara në xham.
Kur drita kalon përmes tyre, këto partikula gjenerojnë plazmone që prodhojnë ngjyra specifike. Nanopartikulat e arit shfaqen të kuqe rubin, ndërsa nanopartikulat e argjendit shfaqin një të verdhë të gjallë. Ky art i lashtë thekson ndërveprimin mes dritës dhe materies, duke frymëzuar avancime moderne në nanoteknologji dhe optikë.
Diamantët, të përbërë nga kristale transparente të elementit karbon, mund të sintetizohen me sasi të vogla boroni, që ndodhet ngjitur me karbonin në tabelën periodike. Boroni ka një elektron më pak se karboni, që i mundëson atij të pranojë elektrone. Boroni hap në thelb një “hapësirë” periodike elektronike në material, që ka efektin e rritjes së aftësisë së materialit për të kaluar aktualitetin. Rrjeti diamantor i dopuar me boron mbetet transparent, me një nuancë blu. (Diamanti i famshëm Hope është blu sepse përmban sasi të vogla boroni).
Për shkak të vetive të tij të tjera unike—është gjithashtu kimikisht inert dhe biologjikisht i përshtatshëm—diamanti i dopuar me boron mund të përdoret potencialisht në kontekste ku materialet e tjera nuk mund të përdoren, si për imazherinë mjekësore ose për bioçipe të ndjeshmërisë së lartë apo sensorë molekularë.
Diamantët e sintetizuar në presion të ulët u udhëhoqën nga Universiteti i Rezervës Perëndimore të Case (atëherë Instituti i Teknologjisë Case) në vitin 1968 nga anëtari i fakultetit John Angus, i cili vdiq në vitin 2023. Angus gjithashtu ishte i pari që raportoi mbi përçueshmërinë elektrike të diamantit të dopuar me boron.
Më shumë informacione: Intervalence plasmons in boron-doped diamond, Nature Communications (2025). On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2403.12221
Saiti ku u botua: Nature Communications , arXiv
