钻石：所有天然材料中最强的材料

一支由国际研究人员组成的研究小组发现，钻石是所有天然材料中最强的材料，它可以像橡胶一样弯曲和拉伸，并恢复原来的形状。

周四在“科学”杂志上发表的一项研究为各种基于金刚石的设备开启了应用的大门，如传感，数据存储，生物相容性体内成像，光电子和药物输送等应用。

来自麻省理工学院的道明领导的研究小组发现，狭窄的钻石针，类似的形状在一些牙刷末端的橡皮头，但只有几百纳米的跨越(十亿分之一米)，可弯曲和拉伸多达9%，而不会中断，然后返回到原来的配置。

研究人员表示，普通的大块钻石的钻石极限值远低于1%。

“我们开发了一种独特的纳米力学方法来精确控制和量化分布在纳米金刚石样品中的超大弹性应变，”中国大学机械和生物医学工程高级合着者兼副教授陆洋说。

使用扫描电子显微镜实时记录该过程，该团队使用金刚石探针对金刚石纳米针的侧面施加压力，这些纳米针通过称为化学气相沉积的特殊工艺生长并蚀刻成最终形状。

该团队测量了每根针在折断之前可以弯曲的程度。他们发现纳米级金刚石的最大拉伸应变高达9%。

“受控的弯曲变形还可以实现精确的控制和纳米针的最大应变在其断裂极限以下的最大应变的实时变化，”论文的高级共同作者Dao说道。

“这项工作还表明，在宏观和微观尺度上通常不可能发生的纳米尺度上，整个样品只有几十或几百个原子，而且表面体积比很大，”Subra说。 Suresh，新加坡南洋理工大学校长。

研究人员还表示，多晶金刚石纳米针，其中每个针包含许多纳米尺寸的晶粒或金刚石晶体，可以承受高达4%的可逆弹性拉伸，然后断裂。

鉴于最大的灵活性可以实时更改为纳米钻石零到百分之九之间，因此探索前所未有的材料属性有很大的潜力。

一种应用是钻石中的氮空位(NV)发射中心，它对磁场，温度，离子浓度和自旋密度极为敏感。

由于弹性应变的变化对磁场敏感，潜在的应用可能包括数据存储等领域，其中激光可以将数据编码成钻石。

在生物传感应用中，NV还可用于磁共振成像(MRI)或核磁共振(NMR)，以获得更高的精确度和分辨率以及复杂纳米结构和生物分子的三维成像。

弯曲的金刚石也可用于将药物输送到需要坚固而柔韧的纳米针的细胞中。