Китайские физики установили причины, по которым наноалмазы при уменьшении размеров до нескольких нанометров утрачивают свою легендарную жёсткость. Исследование кристаллов диаметром от 4 до 12 нм показало, что сопротивление сжатию у таких структур падает примерно на 30% по сравнению с привычными алмазами, и виной тому специфическое атомное строение их поверхности.
«Алмазы привычного размера хорошо известны своей экстремальной жёсткостью и твёрдостью. Однако в наномасштабе всё работает иначе», — пояснил руководитель исследовательской группы Чунсинь Шань из Чжэнчжоуского университета. Чтобы минимизировать влияние внешней среды, учёные провели серию испытаний примерно со 100 образцами в условиях глубокого вакуума, используя прецизионные датчики силы и микроскопическое оборудование.
Комплексный анализ, объединивший натурные эксперименты и компьютерное моделирование, выявил закономерность: чем меньше кристалл, тем выше процент атомов, расположенных во внешней оболочке, а не в сердцевине. У наноалмазов связи между поверхностным слоем и внутренним ядром оказались недостаточно прочными. Именно эта структурная особенность делает крошечные кристаллы более податливыми к сжатию, тогда как в массивных алмазах доминирующую роль играют прочные связи внутри стабильной сердцевины.
Лу Ян из Городского университета Гонконга, эксперт в области механики наноструктур, подчеркнул значимость работы: учёным удалось протестировать кристаллы, которые в десять раз меньше объектов из предыдущих исследований. Подобные изыскания крайне важны для развития электроники и квантовых технологий, где наноалмазы становятся всё более востребованным материалом. Учитывая нынешнюю доступность и дешевизну искусственных кристаллов, расширение фундаментальных знаний об их свойствах открывает путь к созданию новых типов сверхбыстрых вычислительных систем и защищённых каналов связи.
