123
Наука Новости

Российские физики превратили алмазы в высокочувствительные микросенсоры

Физики из Технологического института сверхтвердых и новых углеродных материалов (ФГБНУ ТИСНУМ), Московского физико-технического института (МФТИ) И Сибирского федерального университета (СФУ) нашли способ, как использовать алмазы в качестве основы для сверхчувствительных пьезоэлектрических датчиков, способных распознавать малейшие изменения температуры, давления и прочих параметров окружающей среды. Исследование было опубликовано в журнале Applied Physics Letters, сообщают РИА Новости.

«Думаю, что полученные нами результаты превышают существующий в данной области исследований мировой уровень.Поведение алмаза как подложки акустического микрорезонатора оказалось весьма нетривиальным, и, надеюсь, у нас ещё будут поводы удивиться новым эффектам, которые принесёт применение алмаза в акустике и электронике», — рассказал ведущий автор исследования из МФТИ в Долгопрудном Борис Сорокин.

По словам ученых, многие диэлектрики способны деформироваться под действием напряжения, а также вырабатывать электрический ток при растягивании или сжатии. Феномен, названный физиками «пьезоэффектом», фактически является основой цивилизации, ведь без него не будут работать часы, микрофоны, компьютеры, жесткие диски и многие другие приборы, без которых жизнь современного человека кажется невозможной.

Распространение акустических волн в слоистой пьезоэлектрической структуре на алмазной подложке

Распространение акустических волн в слоистой пьезоэлектрической структуре на алмазной подложке

Российские ученые говорят о том, что свойства пьезоэлектриков во многом зависят от распространения внутри них особых волн, которые носят название волн Лэмба. Скорость движения, угасание и другие характеристики этих волн зависят от химического состава и устройства материала, через который они движутся, поэтому ученые постоянно ищут новые варианты пьезоэлектриков, где такие волны совершали бы движение максимально быстро и не затухали.

Аноды из генно-модифицированных жгутиков бактерий повысили ёмкость аккумуляторов в два раза

По предварительным оценкам исследователей, свойства алмазов в этом отношении почти идеальны — скорость, с которой в них движутся волны, предельно высока, и внутри алмазов их интенсивность падает очень медленно. Но проблема в том, что алмазам не свойственен пьезоэффект. Ученые из России нашли решение данной проблемы, склеив пленку из нитрида алюминия, который является пьезоэлектриком, с кусочками синтетических алмазов.

Отразив полученный результат в виде модели на компьютере, авторы исследования просчитали несколько вариантов подобных структур, которые могут быть использованы как микрофоны, высокочувствительные датчики давления и другие электронные устройства, преобразующие различные механические колебания в электрические сигналы.

ТПУ первым в мире создаст алмазное покрытие для обработки стали и железа

Ученые отмечают, что подобные пьезоструктуры можно изменить таким образом, что они смогут замечать даже отдельные бактерии, попавшие на их поверхность, — масса всей системы немного увеличивается под воздействием микроорганизмов, ее резонансная частота смещается. Сорокин и его коллеги надеются, что результаты их расчетов станут фундаментом для пьезоустройств будущего уже в ближайшие годы.

Об авторе

Кристина Меджидова

Кристина Меджидова