(PhysOrg.com) -- Diamanter är kanske mest kända som en symbol för långvarig kärlek. Men halvledartillverkarna hoppas också att de kommer att fungera som nyckelkomponenter i långvariga mikromaskiner om en ny metod utvecklad vid National Institute of Standards and Technology (NIST) för att skära dessa tuffa, kapabla kristaller bevisar sitt värde. Metoden erbjuder ett exakt sätt att konstruera mikroskopiska snitt i en diamantyta, ger potentiella fördelar inom både mätning och tekniska områden.

Genom att kombinera sina egna observationer med bakgrund från materialvetenskap, NIST-halvledarforskare har hittat ett sätt att skapa unika egenskaper i diamant – vilket kan leda till förbättringar inom nanometri på kort tid, eftersom det har gjort det möjligt för teamet att göra hål med exakt form i ett av de hårdaste kända ämnena. Men utöver skapandet av praktiskt taget oförstörbara nanorulers, metoden skulle en dag kunna leda till förbättringen av en klass av elektroniska enheter som är användbara i mobiltelefoner, gyroskop och medicinska implantat.

Välkänt för att göra de enormt komplexa elektroniska mikrochips som driver våra bärbara datorer, halvledarindustrin har utökat sin portfölj genom att tillverka små enheter med rörliga delar. Konstruerad med i stort sett samma teknik som de elektroniska chipsen, dessa "mikro-elektromekaniska system, ” eller MEMS, är bara några mikrometer stora. De kan upptäcka miljöförändringar som värme, tryck och acceleration, potentiellt gör det möjligt för dem att utgöra grunden för små sensorer och ställdon för en mängd nya enheter. Men designers måste se till att små rörliga delar inte stannar till katastrofalt. Ett sätt att få gliddelarna att hålla längre utan att gå sönder är att göra dem av ett segare material än kisel.

"Diamant kan vara den idealiska substansen för MEMS-enheter, ” säger NISTs Craig McGray. "Den tål extrema förhållanden, plus att den kan vibrera vid de mycket höga frekvenser som ny hemelektronik kräver. Men det är väldigt svårt, självklart, och det har inte funnits ett sätt att konstruera det särskilt exakt i liten skala. Vi tror att vår metod kan åstadkomma det."

Metoden använder en kemisk etsningsprocess för att skapa håligheter i diamantytan. Den kubiska formen av en diamantkristall kan skivas på flera sätt - ett faktum som juvelerare drar fördel av när de skapar fasetter på ädelstenar. Etsningsprocessens hastighet beror på skivans orientering, sker i mycket långsammare takt i riktning mot kubens "ansikten" - tänk på att skära kuben i mindre kuber - och dessa ytplan kan användas som en sorts gräns där etsningen kan stoppas när så önskas. I sina första experiment, teamet skapade håligheter som sträckte sig i bredd från 1 till 72 mikrometer, var och en med släta vertikala sidoväggar och en platt botten.
"Vi skulle vilja ta reda på hur vi kan optimera kontrollen över denna process härnäst, ” säger McGray, "men några av de sätt som diamant betedde sig under de förhållanden vi använde var oväntade. Vi planerar att utforska några av dessa mysterier medan vi utvecklar en prototyp av diamant MEMS-enhet.”