Diamant uppskattas av både forskare och juvelerare, till stor del för en rad extraordinära egenskaper inklusive exceptionell hårdhet. Nu har ett team av australiensiska forskare upptäckt att diamant kan böjas och deformeras, åtminstone i nanoskala.

Upptäckten öppnar en rad möjligheter för design och konstruktion av nya nanoskala enheter för avkänning, försvar och energilagring men visar också utmaningarna som väntar för framtida nanoteknik, säger forskarna.

Kolbaserade nanomaterial, som diamant, var av särskilt vetenskapligt och tekniskt intresse eftersom, "i sin naturliga form, deras mekaniska egenskaper kan skilja sig mycket från de på mikro- och nanoskala, "sa huvudförfattaren till studien, publicerad i Avancerade material , Ph.D. student Blake Regan från University of Technology Sydney (UTS).

"Diamond är föregångaren för nya applikationer inom nanofotonik, mikroelektriska mekaniska system och strålskärmning. Detta innebär en mängd olika tillämpningar inom medicinsk bildbehandling, temperaturavkänning och kvantinformationsbehandling och kommunikation.

"Det betyder också att vi måste veta hur dessa material beter sig på nanoskala - hur de böjer sig, deformera, ändra tillstånd, spricka. Och vi har inte haft denna information om enkristall diamant, "Sa Regan.

Laget, som inkluderade forskare från Curtin University och Sydney University, arbetade med diamant nanonålar, cirka 20 nm lång, eller 10, 000 gånger mindre än ett människohår. Nanopartiklarna utsattes för en elektrisk fältkraft från ett svepelektronmikroskop. Genom att använda denna unika, icke-destruktiv och reversibel teknik, forskarna kunde visa att nanonålarna, även känd som diamantnanopilar, kan böjas i mitten till 90 grader utan att spricka.

Förutom denna elastiska deformation, forskarna observerade en ny form av plastisk deformation när nanopillar dimensioner och kristallografisk orientering av diamanten inträffade tillsammans på ett visst sätt.

Chefsutredaren UTS-professor Igor Aharonovich sa att resultatet var den oväntade uppkomsten av ett nytt koltillstånd (kallat 08-kol) och demonstrerade "diamantens aldrig tidigare skådade mekaniska beteende".

"Detta är mycket viktiga insikter i dynamiken i hur nanostrukturerade material snedvrider och böjer sig och hur förändring av parametrarna för en nanostruktur kan förändra alla dess fysiska egenskaper från mekaniska till magnetiska till optiska. Till skillnad från många andra hypotetiska faser av kol, 08-kol uppträder spontant under påfrestning med de diamantliknande bindningarna som gradvis bryts på ett blixtlåsliknande sätt, förvandla en stor region från diamant till 08-kol.

"De potentiella tillämpningarna av nanoteknik är ganska olika. Våra resultat kommer att stödja design och konstruktion av nya enheter i applikationer som superkondensatorer eller optiska filter eller till och med luftfiltrering, " han sa.