โดยปกติแล้ว เพชรที่เปราะบางจะถูกยืดออกเกือบ 10% โดยทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติในประเทศจีน การสร้างแบบจำลองโดยทีมงานแสดงให้เห็นว่าการยืดกล้ามเนื้อนี้เปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งอาจนำไปสู่การใช้งานใหม่ๆ สำหรับเพชร เช่น ไฟ LED และเลเซอร์สีแบบแปรผัน นอกจากการส่องประกายเจิดจรัสในเครื่องประดับแล้ว
เพชรยังมีนักวิทยาศาสตร์ที่หลงใหลมาอย่างยาวนาน
ในด้านคุณสมบัติพิเศษที่หลากหลาย เพชรเป็นวัสดุที่แข็งที่สุดในโลก มีความคล่องตัวในการขนถ่ายประจุสูงมาก และเกือบจะโปร่งใสทั้งหมด นอกจากนี้ยังมีค่าการนำความร้อนสูงและค่าความต้านทานการสลายตัวของไดอิเล็กตริกสูงมาก ซึ่งเป็นส่วนผสมที่มีประโยชน์ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลังสูง
น่าเสียดายที่เพชรมีคุณสมบัติหลายอย่างที่ทำให้ไม่เหมาะกับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์ มีช่องว่างแบนด์วิดธ์ทางอ้อมขนาดใหญ่มากที่ 5.47 eV ทำให้มีผู้ให้บริการชาร์จฟรีน้อยมาก นอกจากนี้ เซมิคอนดักเตอร์แบบช่องว่างแบนด์แบบทางอ้อมไม่ได้โต้ตอบอย่างมีประสิทธิภาพกับแสงผ่านการเปลี่ยนภาพทางอิเล็กทรอนิกส์ เพชรจึงไม่สามารถใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหรือเซลล์แสงอาทิตย์ได้
วิศวกรรมสายพันธุ์คุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของเซมิคอนดักเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเพิ่มอะตอมของสิ่งเจือปน (ยาสลบ) แต่เพชรจะทำได้ยากมากเนื่องจากความแข็งแกร่งของโครงตาข่ายคาร์บอน อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้สารกระตุ้นคือวิศวกรรมความเครียด ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนระยะห่างของอะตอมในโครงตาข่าย ตัวอย่างเช่น โปรเซสเซอร์ในพีซีสมัยใหม่ทุกเครื่องประกอบด้วยซิลิกอนที่มีความเครียดซึ่งมีการเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนหรือรูที่เปลี่ยนแปลงโดยวิศวกรรมความเครียด
ในซิลิคอน ซึ่งเรากำลังดำเนินการอยู่
หากคุณใช้ความเครียดเพียง 1% คุณจะเห็นการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการเคลื่อนย้ายทางไฟฟ้า” Yang Lu หัวหน้าทีมร่วม ของ City University of Hong Kong อธิบาย ในการวิจัยครั้งใหม่ ทีมงานได้พิจารณาว่าวิศวกรรมความเครียดสามารถช่วยเพชรได้หรือไม่ การคำนวณตามทฤษฎีแนะนำว่าตาข่ายเพชรควรทนต่อความเครียดได้ประมาณ 12% อย่างไรก็ตาม ในทางปฏิบัติ เมื่อเพชรแท้ถูกตรึง ความเครียดจะกระจุกตัวที่ข้อบกพร่องในโครงตาข่าย ทำให้เพชรแตกแทนที่จะยืดออก
ความยืดหยุ่นสูงในปีพ.ศ. 2561 Lu และเพื่อนร่วมงานได้แกะสลักเพชรขนาดนาโน และโดยการดัดงอ แสดงให้เห็นว่าเพชรสามารถแสดงความยืดหยุ่นได้สูง: “เราค้นพบสิ่งนี้ “ตั้งแต่นั้นมา กลุ่มอื่นๆ มากมายได้ติดตามงาน ซึ่งส่วนใหญ่เป็นการคำนวณ – ทำนายการเปลี่ยนแปลงช่องว่างของวงดนตรี การทำให้เป็นโลหะ และแม้แต่การนำยิ่งยวด” อย่างไรก็ตาม การทดสอบการคาดการณ์เหล่านี้จำเป็นต้องมีการจำแนกลักษณะเฉพาะของความเครียดอย่างแม่นยำ
ในงานวิจัยใหม่ของพวกเขา Lu และเพื่อนร่วมงานได้ใช้กระบวนการผลิตขั้นสูงเพื่อผลิตตัวอย่างเพชรผลึกเดี่ยวขนาดไมครอนที่มีขนาดไมครอน ซึ่งพวกเขายืดออกโดยใช้อุปกรณ์จับยึดแบบกลไกสั่งทำพิเศษ (ดูรูป) พวกเขาวัดค่าโมดูลัสของ Young ที่แตกต่างกันตามแกนผลึกที่ต่างกัน โดยได้ค่าความเครียดสูงสุด 9.7% ก่อนที่เพชรจะแตกหัก ที่ค่าที่ต่ำกว่า โครงตาข่ายจะกลับสู่โครงแบบเดิมเมื่อดึงความเครียดออก
“เราสามารถทำไมโครแฟบริคไดมอนด์ให้เป็นรูปทรงและรูปทรงที่เราต้องการได้” ลูกล่าว “นี่เป็นเพียงภาพประกอบของแนวคิดของอุปกรณ์ เราสามารถขยายขนาดได้”
ช่องว่างวงตรง ข้อจำกัดในการทดลอง
ทำให้นักวิจัยไม่สามารถวัดผลกระทบของการยืดตัวต่อโครงสร้างแถบอิเล็กทรอนิกส์ของตัวอย่างได้โดยตรง อย่างไรก็ตาม การคำนวณโดยใช้ทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นและข้อมูลการทดลองแสดงให้เห็นว่าตามแกนผลึกหนึ่ง ช่องว่างของแถบความถี่ลดลงจากด้านบน 5 eV เป็นประมาณ 3 eV ที่ความเครียดประมาณ 9% ตามแกนอื่น ช่องว่างของแถบเปลี่ยนจากทางอ้อมเป็นทางตรง
ขณะนี้กลุ่มของ Lu กำลังมองหาการใช้งานที่เป็นไปได้หลายอย่างสำหรับเพชรแบบยืด ซึ่งรวมถึงการทำเลเซอร์ด้วยสีต่างๆ “โดยแท้จริงแล้ว เพชรมีช่องว่างแถบกว้าง ดังนั้น จึงผลิตแสงยูวีได้” เขากล่าว “ลองนึกดูว่าถ้าเรายืดเพชร มันก็จะเปลี่ยนจากรังสีอัลตราไวโอเลตเป็นสีม่วง และถ้าเรายืดมันออกไปอีก มันก็จะขยายจากสีม่วงเป็นสีแดง”
การปฏิวัติควอนตัมเพชร คริสตอฟ เนเบล ผู้ก่อตั้งบริษัทที่ปรึกษาด้านเพชรและเทคโนโลยีคาร์บอนของเยอรมันDiacaraกล่าวว่าการปรับโครงสร้างวงดนตรีของเซมิคอนดักเตอร์โดยใช้แรงกดและความเค้นแรงดึง “เป็นเรื่องที่เก่ามากในช่วงทศวรรษ 1950” เขากล่าวเสริมว่า “สิ่งที่น่าแปลกใจก็คือคุณสามารถใช้แรงดึงที่แข็งแกร่งเช่นนี้ได้โดยไม่ทำให้เพชรแตก”
Mark Newtonจาก University of Warwick ในสหราชอาณาจักรเห็นด้วยว่าผลลัพธ์ที่สำคัญคือความยืดหยุ่น: “พวกเขาได้เปิดโอกาสทั้งหมดเหล่านี้โดยแสดงให้เห็นถึงความเครียดในระดับนี้ การเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นกับคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์และออปโตอิเล็กทรอนิกส์ทั้งหมดเป็นเพียงประโยคท้ายบทความ แต่นั่นคือสิ่งที่เจ๋ง ๆ จะมาถึง” เขารู้สึกทึ่งเป็นพิเศษกับการเปลี่ยนแปลงช่องว่างของแถบตรงซึ่งเขากล่าวว่าอาจนำไปสู่ไฟ LED แบบเพชร
จาร์วิสและเพื่อนร่วมงานระบุหกกรณีจากผู้ป่วย 64 รายที่ภาพ Cherenkov ให้ข้อมูลที่เป็นประโยชน์เป็นพิเศษ ซึ่งรวมถึงการระบุขนาดยาที่ไม่ได้ตั้งใจที่เต้านม แขน หรือคางที่ตรงกันข้ามกับการรักษามะเร็งเต้านม ในการรักษา sarcoma ที่ปลายแขน ภาพ Cherenkov ยืนยันว่าขาที่ตรงกันข้ามไม่ได้รับยาโดยไม่ได้ตั้งใจ
การถ่ายภาพของ Cherenkov ยังระบุปัญหาการวางตำแหน่ง แม้ว่าผู้ป่วยเหล่านี้จะได้รับการตั้งค่าโดยใช้ระบบกำหนดตำแหน่งด้วยแสงที่รายงานตำแหน่งภายในระดับความคลาดเคลื่อนที่กำหนดไว้ นักวิจัยอธิบายว่า “ROI ทั่วไปสำหรับระบบการถ่ายภาพพื้นผิวด้วยแสงมักจะเน้นที่พื้นที่ขนาดเล็กและไม่ตรวจพบปัญหาการจัดตำแหน่งนอก ROI นี่อาจเป็นผลมาจากการให้ทีมแพทย์รู้สึกปลอดภัย”
นอกจากการตรวจสอบแบบเรียลไทม์แล้ว รูปภาพ Cherenkov ยังสามารถใช้สำหรับการวิเคราะห์หลังการรักษาเพื่อความถูกต้องและ/หรือการวัดปริมาณรังสี การวิเคราะห์นี้สามารถดำเนินการโดยอัตโนมัติสำหรับการทบทวนความสามารถในการทำซ้ำของการรักษาในวงกว้าง ข้อมูลดังกล่าวสามารถช่วยระบุผู้ป่วยที่อาจต้องการการตรึงที่แตกต่างกันเนื่องจากความยากลำบากในการตั้งค่า
Credit : veslebrorserdeg.com walkernoltadesign.com welldonerecords.com wessatong.com wmarinsoccer.com xogingersnapps.com
