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Fabricación de cristales sintéticos del diamante en un reactor del plasma

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Los investigadores de Fraunhofer hicieron diamantes artificiales pero de la alta calidad.

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Los cristales sintéticos del diamante están de interés a muchos sectores industriales. Sus características únicas les hacen un material conveniente para los usos numerosos incluyendo las lentes para los detectores de gran energía de la óptica del laser, de la radiación de la radiografía y los escalpelos oftalmológicos. Los científicos de Fraunhofer producen diamantes artificiales en todas las formas y tamaños que se extienden de discos a las formas tridimensionales e incluso a las esferas de hueco. Presentarán sus productos del diamante en la Hannover Messe a partir de los días 7-11 de abril en la cabina común de Fraunhofer en Pasillo 2, en la cabina D18.

Los diamantes son altamente solicitados como joyería y como forma de inversión de capitales. ¿Son también estimados por la comunidad de investigación, pero no debido a su brillantez o significación simbólica? es sus características físicas que hacen estas gemas preciosas a los científicos. Los diamantes son extremadamente duros, tienen conductividad termal incomparable y tienen una transparencia espectral de banda ancha que estire de ultravioleta al infrarrojo lejano, haciéndole el material ideal para un anfitrión de diversos usos. Por lo tanto, hay un mercado grande para los diamantes sintéticos: pueden cortar a través el acero como si fuera papel, cave su manera a través de la tierra en las extremidades de las cabezas de la perforación, se utilice como escalpelos en operaciones y pueden actuar como sensores bio-electroquímicos para detectar sustancias tales como DNA.

Los investigadores en el instituto de Fraunhofer para la física de estado sólido aplicada IAF en Freiburg hacen los diamantes sintéticos del más de alta calidad. Producen geometrías tridimensionales y los discos de los diversos diámetros y gruesos usando la deposición de vapor químico plasma-realzada (CVD), un proceso por el cual el diamante químicamente sea depositado en un substrato a partir de la fase de gas. Un substrato especialmente pretratado del silicio o del dióxido de silicio (silicona) está cubierto con el diamante por medio de plasma de la microonda en un reactor elipsoidal. ¿Fraunhofer IAF? el laboratorio del diamante de s contiene ocho tales reactores del plasma para los diamantes crecientes en forma policristalina (es decir, compuesto de cristales más pequeños incontables) y monocristal. Los científicos pueden determinar la orientación del crecimiento policristalino del diamante aplicando pequeños cristales de semilla del diamante al substrato antes de que ocurra la deposición del plasma. Los diamantes monocristalinos con una estructura de enrejado cristalino homogénea continua, sin embargo, tienen que ser crecidos en un substrato monocristal del diamante. ¿? Utilizamos la deposición de vapor químico porque permite que cubramos substratos más grandes, desemejante de otros procesos de fabricación tales como el método de alta temperatura de alta presión. ¿Qué? ¿s más, este método permitirá nos producir diamantes arriba de bastante calidad para el uso en usos electrónicos, y a medios que podemos depositar homogéneo diamantes con los diámetros de hasta 10 cm en los substratos de silicio? estados Nicola Heidrich, encargado del grupo en Fraunhofer IAF. Pero la fabricación de diamantes requiere paciencia: las 100 capas polivinílicas o del nanocrystalline nanómetro-gruesas se pueden crecer dentro de una hora; los solos cristales crecen a un índice de hasta 20 micrómetros a la hora.

Los dispositivos electrónicos del succionador detectan impurezas

Una de las ventajas de solos cristales es sus características reproductivas. Se trabajan en formas geométricas regulares y se utilizan para los usos en los campos ópticos y electrónicos, entre otros. Los usos ópticos son también un área que los diamantes policristalinos están adaptados a los gracias a su estabilidad mecánica y a la transparencia sobre una gama espectral muy amplia. En Fraunhofer IAF el material se utiliza para fabricar las lentes micro forma-flexibles. La lente se forma usando la presión de aire positiva, que dobla la membrana y le da una forma curvada. El aumento de la presión permite que los científicos aumenten la curvatura y que fijen así la distancia focal de la membrana del diamante. Puesto que el diamante puede químicamente resistente, biocompatible y soportar temperaturas extremas, los científicos lo están utilizando para desarrollar los sensores electroquímicos que en el futuro les permitirán supervisar calidad del agua durante largos periodos del tiempo. El diamante es también un aislador eléctrico que se puede dar vuelta en un conductor agregando el boro y fosforado a él. Los investigadores están trabajando en maneras de explotar sus características electrónicas excepcionales para el uso en los transistores y los componentes de alto rendimiento basados en los efectos de quántum del futuro.

¿Esferas del diamante para mañana? energía de s

Los expertos de Fraunhofer IAF han dominado el arte de producir esferas de hueco minúsculas del diamante sintético en la sociedad con los materiales del diamante GmbH, un efecto de Fraunhofer basado en Freiburg. Estas pequeñas bolas podían hacer una parte central en la producción energética futura por medio de la fusión atómica. Los científicos americanos están construyendo un reactor de fusión nuclear para golpear ligeramente una fuente de energía modelada en el sol. La reacción nuclear se acciona cuando los rayos laser afectan una esfera hidrógeno-llenada hueco 2 milímetros de diámetro y lo comprime a cerca de una diez milésima parte de su volumen original. Este proceso funde los núcleos atómicos, lanzando cantidades enormes de energía. ¿Sin embargo, porque el proceso de la fusión trabajar las bolas no debe ser perfectamente esférico y tener ningún defecto estructural? entonces pueden las fuerzas enormes alcanzar solamente los requisitos calculados de la fusión. ¿? ¿El diamante tiene las características ideales para este uso? dice Heidrich. ¿Pero cómo hacen discos planos en bolas? En la base de la solución son los glóbulos minúsculos del silicio que se mantienen constantemente el movimiento en un reactor del plasma mientras que están cubiertos con el diamante. Lleva cerca de 50 horas para el grueso deseado del diamante la acumulación, en por dentro del cuyo punto los científicos pulen las esferas y quitan el silicio. Para salirlo, perforan un agujero minúsculo y después disuelven el silicio fuera de la bola usando una técnica especial de la aguafuerte basada en ultrasonido. El agujero sirve más adelante como el punto de entrada a través de el cual alimentan la carga de la fusión del deuterio y del tritio en la bola.

Los visitantes a la Hannover Messe interesados en el aprendizaje más pueden parar por la cabina común de Fraunhofer (D18) en Pasillo 2 y ver para sí mismos en lo que el está trabajando equipo de Freiburger. Mostrarán su maestría de la investigación presentando las obleas del diamante en varios tamaños, electrodos del diamante y sensores electroquímicos.