Diamante é polido com precisão atômica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/02/2021

Diamante de cristal único antes e depois do polimento assistido por plasma.
[Imagem: Osaka University]

Polimento do diamante

Pesquisadores da Universidade de Osaka, no Japão, poliram um cristal de diamante até que ele ficasse quase atomicamente liso.

Este procedimento será útil para ajudar o diamante a substituir pelo menos alguns dos componentes de silício nos dispositivos eletrônicos.

O diamante é a substância natural mais dura e essencialmente não reage com produtos químicos. Fazer seu polimento com ferramentas igualmente duras é aceitável para fazer joias, mas isso danifica a superfície quando se olha sob um microscópio eletrônico; e o polimento químico convencional é lento demais para a indústria.

Os pesquisadores então modificaram a superfície de um vidro de quartzo e, em seguida, poliram o diamante com plasma e com ferramentas de quartzo customizadas.

"O polimento assistido por plasma é uma técnica ideal para o diamante de cristal único," explicou o professor Nian Liu. "O plasma ativa os átomos de carbono na superfície do diamante sem destruir a estrutura do cristal, o que permite que uma placa de vidro de quartzo alise suavemente as irregularidades da superfície."

O diamante de cristal único, antes do polimento, tinha muitas saliências semelhantes a degraus e era ondulado, com uma rugosidade média de 0,66 micrômetro. Após o polimento, os defeitos topográficos desapareceram e a rugosidade da superfície chegou a 0,4 nanômetro, ou 4 ângstrons, o que é uma lisura quase atômica, já que um átomo de carbono tem um diâmetro de 1,5 ângstrom.

Eletrônica e computação quântica

Finalmente, a equipe confirmou que a superfície polida não foi alterada quimicamente. Por exemplo, eles não detectaram grafite - portanto, nenhum carbono danificado. A única impureza detectada foi uma quantidade muito pequena de nitrogênio da preparação original do cristal.

Uma limitação do silício é que as altas temperaturas o danificam, o que limita a velocidade de operação dos componentes eletrônicos feitos com esse semicondutor. O diamante de cristal único é uma alternativa, mas os métodos comuns de polir sua superfície - um requisito para seu uso em eletrônica - são demorados e estavam longe da perfeição até agora.

Além disso, os qubits de diamante estão entre as estrelas da computação quântica.

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