За последнее десятилетие команда во главе с двумя преподавателями Stanford-SLAC – Ником Мелошем, адъюнкт-профессором материаловедения, инженерии и фотоники, и Чжи-Сюнь Шеном, профессором фотоники, физики и прикладной физики. – обнаружил потенциальную роль алмазоидов в улучшении изображений с электронного микроскопа, сборке материалов и схемах печати на компьютерных микросхемах. Работа команды проходит в SIMES, Стэнфордском институте материаловедения и энергетики, который управляется совместно с SLAC.
Однако, прежде чем они смогут это сделать, просто добыть алмазоиды – это технический подвиг.
Он начинается на близлежащем нефтеперерабатывающем заводе Chevron в Ричмонде, Калифорния, с железнодорожной цистерны, заполненной сырой нефтью из Мексиканского залива. «Мы проанализировали более тысячи масел со всего мира, чтобы увидеть, в каких из них самые высокие концентрации алмазоидов», – говорит Джереми Даль, который вместе с коллегой-исследователем Chevron Робертом Карлсоном разработал ключевые методы выделения алмазоидов до того, как оба приехали в Стэнфорд – Даль в качестве физика. научный сотрудник и Карлсон в качестве приглашенного ученого.
Первоначальные этапы выделения проводились на нефтеперерабатывающем заводе Chevron, где отобранная нефть кипятилась в огромных котлах для концентрирования алмазоидов.
Часть остатков этой работы попала в лабораторию SLAC, где небольшие партии неоднократно кипятили для испарения и выделения молекул определенного веса. Затем эти жидкости нагнетаются под высоким давлением через сложные системы фильтрации для отделения алмазоидов разных размеров и форм, каждый из которых имеет разные свойства.
Сами алмазоиды невидимы для глаза; единственная причина, по которой мы можем их видеть, состоит в том, что они собираются вместе в мелкие, похожие на сахар кристаллы. «Если бы у вас была ложка, – говорит Даль, держа несколько в ладони, – вы могли бы раздать 100 миллиардов из них каждому человеку на Земле, и у вас еще остались бы остатки."
Недавно команда начала использовать алмазоиды для роста безупречных алмазов наноразмеров в лаборатории в Стэнфорде.
Вводя в процесс выращивания другие элементы, такие как кремний или никель, они надеются получить наноалмазы с точно подобранными дефектами, которые могут производить одиночные фотоны света для оптической связи следующего поколения и получения биологических изображений.
Первые результаты показывают, что качество оптических материалов, выращиваемых из семян алмазоидов, неизменно высокое, – говорит Елена Вукович из Стэнфорда, профессор электротехники, которая возглавляет эту часть исследования вместе со Стивеном Чу, профессором физики, а также молекулярной и клеточной физиологии.
«Разработка надежного способа выращивания наноалмазов имеет решающее значение», – говорит Вукович, который также является членом Stanford Bio-X. "И действительно здорово иметь этот источник и производителя прямо здесь, в Стэнфорде.
Наши сотрудники развивают материал, мы его характеризуем и сразу же даем им обратную связь. Они могут изменить все, что мы хотим, чтобы они изменили."