Wszystko za sprawą eksperymentów przeprowadzonych przez przedstawicieli University of Melbourne, Royal Melbourne Institute of Technology oraz City College of New York. Wśród mniej oczywistych zastosowań diamentu można wymienić jego wykorzystywanie w elementach obwodów w elektrowniach, podstacjach rozdzielczych, samochodach elektrycznych oraz wielu innych technologiach, które dopiero raczkują. W praktyce okazuje się jednak, że nie zawsze jest to możliwe.
Czytaj też: Pierwszy w historii transfer danych w takiej odsłonie. Naukowcy połączyli klasyczne i kwantowe informacje
W konsekwencji znacznie bardziej rozpowszechnione są krzemowe elementy. Szacuje się, iż ograniczenia krzemu sprawiają, że nawet 10% energii elektrycznej ulega zmarnowaniu. Za pośrednictwem diamentów owe straty mogłyby zostać zmniejszone aż o 75%. Aby jednak ten minerał znalazł powszechne zastosowanie, trzeba byłoby ominięcia pewnych przeszkód. Jedną z nich jest brak odpowiedniego rozeznania w tym, jak ładunku są transportowane wewnątrz diamentu oraz jak zanieczyszczenia diamentów wpływają na ten proces.
Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Australii postanowili śledzić przepływ prądu w diamencie. Dokonali w ten sposób nietypowej obserwacji
Członkowie zespołu badawczego, którzy chcieli wykonać istotne kroki w zakresie badania właściwości elektrycznych diamentów opisali swoje dokonania na łamach Advanced Materials. Przełomowym aspektem zorganizowanych eksperymentów było połączenie pomiarów elektrycznych diamentowego urządzenia optoelektronicznego z trójwymiarową mikroskopią optyczną. Takie zestawienie jest wyjątkowe, ponieważ nigdy nie było stosowane w tej dziedzinie.
Gra okazała się warta świeczki, gdyż naukowcy z Australii i Stanów Zjednoczonych dokonali historycznych obserwacji ukazujących przepływ ładunków przez wykonane z diamentu urządzenie. Do sukcesu by nie doszło, gdyby nie udział zanieczyszczeń wchodzących w skład sieci krystalicznej diamentu, powstałych z atomów azotu. Są one określane mianem centrów NV i były do tej pory stosowane między innymi w formie czujników kwantowych.
Z perspektywy mikroskopu da się wyróżnić neutralne i ujemnie naładowane centra NV, przy czym te pierwsze wyglądają na bardziej pomarańczowe od drugich. Dzięki temu można dostrzec przepływ prądu. Pomysł był prosty: wprowadzić ładunek do diamentu z wykorzystaniem lasera, a potem śledzić jego “wędrówkę”. Przebieg eksperymentu był nieoczekiwany, ponieważ prąd zachowywał się tak, jakby był miniaturowym piorunem poruszającym się w slow motion.
Czytaj też: Diament najtwardszym materiałem na świecie? To się może wkrótce zmienić
Wyciągnięte przez autorów wnioski mogą mieć przełożenie na badania nad kontrolowaniem transportu ładunku w diamentach. Będzie to kluczowe w odniesieniu do rozwoju elektroniki czy technologii kwantowych. W długofalowej perspektywie nie można nawet wykluczyć scenariusza, w którym komputery kwantowe przyszłości oparte na diamentach działałyby w temperaturze pokojowej.