钻石是所有

人类一直吸引钻石。而不仅仅是为他们闪闪发光。最早发现以来,人们似乎赞赏钻石材料属性就像其审美魅力。

但是最近工作由哈佛大学物理学家彼得卢在波士顿,我们,已经推迟可能钻石的第一次使用日期至少4500年前——再一次,这不是对他们闪闪发光的钻石被使用。

鲁和他的同事们正在研究一系列高度抛光,近有光泽的仪式轴在坟墓被发现在中国新石器时代的富人。利用x射线衍射和扫描电子显微镜,研究小组表明,轴的主要成分是刚玉,氧化铝的晶形,是第二个坚硬的材料在自然界中发现。最可能的材料等抛光材料镜面光泽是更加困难,团队总结道,这只能意味着钻石。

中国古代似乎是利用现在的钻石最著名的属性之一。钻石的硬度来自碳原子的特殊安排组件。与平面构成石墨碳表不同,在钻石的原子形成一个立方晶格结构中的每个是共价键的其他四人四面体安排。

不仅仅是一个漂亮的脸蛋

我们现在知道,远远超过硬度金刚石的特殊属性。其网络强共价键也最任何固体的导热材料。它也是一个优秀的低温热离子发射体,当加热,电子从其表面汽化。

英国布里斯托大学的一个小组,希望捕获这些驱逐电子和好好利用他们通过开发一个钻石太阳能板。研究人员获得了€100万(£870000)拨款能源公司E。建立工作装置。三年的项目今年10月结束,所有组件已经被开发出来,尼尔·福克斯说,他目前正领导这个项目。今年8月我们会把它放在一起。”

该设备将看起来像一个卫星天线。抛物面反射器将太阳能上薄薄的一层金刚石粒子,这将把电子穿过一个狭窄的真空收集器电极,从他们将使他们的电子电路。很大一部分的项目已经降低的温度热离子发射开始,从400°C到350°C以下,使太阳能收集尽可能高效。福克斯的技巧是形成单层金刚石表面的锂,创建一个偶极子,帮助踢表面带负电荷的电子。我们希望我们可以实现电流安培(从我们的原型),”狐狸说。“我们已有一瞥”。

定做的

以及热量,钻石也有一些有趣的把戏时互动的光。澳大利亚悉尼麦考瑞大学的一个小组正在开发第一个钻石喇曼激光器。在纸上,钻石看起来有一些很好的性质,”米尔德恩富说,领导工作。但我们不知道它将如何实际执行。

拉曼激光激发光散射,钻石的效果,尤其强劲,部分由于其强烈的保税和高度对称的结构。对于许多应用程序的材料,最终允许了这些属性是日益复杂的高质量金刚石生长的方法。而挖出地面每颗钻石是独一无二的,有自己的缺陷和杂质,增加钻石允许一致性。传统的高压、高温的方法开始被取代化学蒸汽沉积(CVD)、含碳气体,如甲烷的转化为金刚石表面。心血管疾病提供了更大的控制金刚石的生长。

这是在过去的10到15年里,我们已经能够奈米结构钻石来满足特定需求,”史蒂文Prawer说,墨尔本大学材料研究所负责人墨尔本,澳大利亚。增长我们的能力在一个特定的形状和与特定属性就是开辟了钻石作为工程材料。”

照明的方式

进步发展的高纯度,低缺陷钻石米尔德恩肯定是帮助。“到目前为止,我们已经很幸运,钻石看起来是一个很好的激光材料,”他说。他们的第一个成功发展中有望成为第一实用和成本有效的激光发出黄色的光。这个波长具有重要潜在的医学应用,从治疗某些皮肤病生物医学成像。

我们兴奋推动进一步的研究试图证明钻石比其它材料,激光能够进行“Mildern补充道。可能性包括非常高功率激光喇曼-金刚石的强度和热导率意味着它可以处理高功率没有融化或压裂,激光器发出的光波长,其他材料不能,如远红外线。

Prawer也在研究金刚石与光的相互作用,这一次在单个光子的水平。单光子发射的安全通信技术极大的兴趣是不可能窃听,Prawer说。“你怎么做到的呢?你依赖于量子力学定律。

如果我们发送消息只是一个光子,光子携带的量子信息,”他解释说。如果有人试图窃听,光子的状态改变,你立刻知道有人在监听。”

的困难是可靠地产生单光子脉冲,这就是钻石。“钻石有一个独特的性质:如果你介绍单个氮原子杂质,你创建一个缺陷,照耀的非常明亮,但因为它只是一个原子,每次只是一个光子发光。“Prawer和他的同事们也创造了必要的光学和电子在金刚石晶体变成第一个商业单光子源系统,现已被调查安全通信的应用程序。

极端环境中

化学家、材料是高度稳定可能听起来不吸引人。但这是一个关键的属性在钻石的许多应用程序,包括被送往金星作为美国宇航局金星先锋”任务的一部分。金星有一个高度腐蚀性气氛,硫酸的卷云。地球表面温度和压力可以达到超过450°C和100自动取款机。

科学仪器上的先驱金星轨道,而环绕地球从1980年7月到1992年5月,当它被派到金星的大气层,在钛球保护。但仪器,如红外辐射计测量红外排放,需要通过windows样本周围环境。玻璃或塑料不可能生存腐蚀性,高温环境,所以钻石被选中,这是红外透明的。两个小窗口是由精选天然金刚石。今天,这样的窗户可以合成经常使用心血管疾病。

钻石密切相关的化学惰性是其生物相容性。这个属性可以被保留到碳纳米-与其他nanoforms如碳纳米管,其生物相容性仍是一个争论的话题。这个属性是开始看到钻石被用于人体,从药物输送系统仿生移植医学诊断。

今年,一个团队在美国表明nanodiamond-based药有可能克服耐药癌症,包括乳腺癌和肝癌。许多肿瘤抵抗治疗不是因为抗癌药物不活跃,但由于癌细胞积极泵药物的细胞才能生效。

为了解决这个问题,院长Ho埃文斯顿西北大学的我们,和他的同事们变成了金刚石作为药物运载工具。纳米钻石通常是由爆炸。爆炸的混合物三硝基甲苯(TNT)和cyclotrimethylenetrinitramine(俗称RDX)产生烟尘充斥着2-8nm金刚石颗粒。钻石的表面以这种方式往往将产生一系列官能团羧酸,例如,可以用作处理把感兴趣的分子,如阿霉素。

Ho装饰他的金刚石纳米颗粒与抗癌药物阿霉素,基本上把他们变成一个缓慢释放药物输送系统。应用细胞无法排出,导致长期活动的药物和较高的癌症细胞死亡。“我们的研究结果显示应用的巨大潜力显著改善癌症治疗耐药的功效,同时提高安全、“Ho说。

工作紧密地跟随在高跟鞋的西北大学的同事的一项研究表明金刚石bioimaging应用的潜力。托马斯·米德和他的团队使用钻石作为载体钆对比剂在磁共振成像(MRI)的研究。核磁共振成像工作原理是探测质子核磁共振信号的水分子在身体的不同组织,由钆增强的效应。

通过附加的钆钻石,团队提高每钆原子信号增强团队怀疑——一个因素是金刚石本身,众所周知水分子吸引到它的表面上。

一个大开眼界

对于其他应用程序,凸显钻石不是因为它擅长在一个区域,但由于具有独特的组合属性。“这是当你需要的东西是非常困难的,非常具有生物亲和性,非常稳定,可协调的电子性质,钻石适合该法案,“Prawer说。

这是属性的组合Prawer的最新项目是至关重要。他和他的同事正在开发植入式金刚石电极,可能很快就会再次让盲人看见——至少在某种程度上。

Prawer项目的一部分被称为仿生视觉澳大利亚,正在开发一种仿生眼。的核心设备是一个将在视网膜植入的芯片。图像捕捉到一个摄像头连接到用户的眼镜将传播到芯片,将这些数据转化为电脉冲刺激视神经。

设备将工作的人失明是由于失去了感光细胞,但其神经元内的眼睛仍然完好无损。属于这一类的疾病包括年龄相关性黄斑变性(AMD),这是导致老年人视力损害的主要原因、色素性视网膜炎,它影响着世界上3000分之一。

钻石被用于植入芯片的几个基本要素,这是Prawer领导的项目的一部分。他的团队正在利用这一事实,掺杂金刚石生长,它可以由绝缘体转变成一个导体。他们越来越钻石到高密度电极阵列,将穿透视网膜和刺激神经元位于那里。

尽管数据被该系统将提供给大脑的一小部分被健康的眼睛,早些时候使用人工耳蜗表明大脑能够整合一个出乎意料的良好形象。说,大脑极其塑料Prawer。“它可以好好利用有限的信息。

测试表明,金刚石是特别适合于生命的眼睛,所以团队也开发一个钻石套管,50厚,保护植入芯片的电子元件。到2013年底,我们会准备数组植入动物模型,“Prawer说。“如果植入人工耳蜗已成功,不会过多久我们可以阅读使用这些植入物的人。

詹姆斯·米切尔乌鸦是一个基于自由科学作家在墨尔本,澳大利亚