I ricercatori hanno scoperto che il diamante ha conducibilità vicina a quella dei metalli

I ricercatori americani hanno scoperto una nuova caratteristica nel diamante drogato con boro - l'effetto plasmonico. Ciò può rendere i dispositivi ottici biomedici e quantistici più efficienti e in grado di elaborare le informazioni in modi che le tecnologie tradizionali non possono raggiungere. Il documento correlato è stato pubblicato il 13 sulla rivista Nature Communications.

 

Diamond sta diventando un materiale chiave in dispositivi elettronici ad alta potenza e tecnologia ottica quantistica di prossima generazione. Doping con impurità come il boro, gli scienziati possono regolare le proprietà del diamante per dargli conducibilità simile a quella dei metalli.

 

Una squadra della Case Western Reserve University e dell'Università dell'Illinois di Urbana Champaign ha scoperto che il diamante drogato di boro mostra un'altra caratteristica plasmonica unica: se esposti alla luce, i suoi elettroni interni oscillano collettivamente, producendo un forte effetto di potenziamento del campo elettrico locale. Questa capacità è cruciale per lo sviluppo di biosensori avanzati, componenti ottici nano e miglioramento delle prestazioni di celle solari e dispositivi quantistici. Vale la pena notare che sebbene anche altri semiconduttori o metalli abbiano proprietà simili, di solito sono opachi, mentre il diamante drogato a boro mantiene la trasparenza ottica, il che gli dà un ulteriore vantaggio.

 

Il fenomeno plasmonico si riferisce ai modelli di onde elettromagnetiche formate sulla nanoscala quando la luce interagisce con la materia. Questo fenomeno è apparso nelle opere d'arte per secoli, come i colori brillanti sulle vetrate della chiesa medievale, che sono causati dall'effetto plasmone generato da nanoparticelle di metallo incorporate nel vetro.

 

Poiché il diamante è una struttura cristallina trasparente composta da atomi di carbonio, quando viene aggiunta una piccola quantità di boro, il boro ha un elettrone in meno rispetto al carbonio, che può formare "buchi" di elettroni periodici nel materiale, aumentando così la sua conducibilità. Il diamante rimane trasparente e ha una tonalità blu. Il diamante drogato di boro ha anche inertibilità chimica e biocompatibilità, rendendolo adatto per imaging medico, biochip ad alta sensibilità e sensori molecolari.