Nowa metoda produkcji ultracienkich diamentowych płytek za pomocą zwykłej taśmy klejącej może przynieść rewolucję w dziedzinie technologii. Zastosowanie takich materiałów mogłoby doprowadzić do stworzenia diamentowej elektroniki, która w przyszłości stałaby się wartościową alternatywą dla obecnych, opartych na krzemie projektów układów scalonych.
Diamenty posiadają niezwykłe właściwości elektroniczne. Działają zarówno jako doskonałe izolatory, jak i materiały umożliwiające przepływ elektronów z określonymi poziomami energii niemal bez oporu. Tego typu cechy sprawiają, że diamenty mogą obsługiwać wyższe poziomy energii oraz robić to z większą wydajnością niż tradycyjne układy na bazie krzemu.
Jednak do tej pory jednym z głównych wyzwań w procesie tworzenia układów scalonych z diamentów było uzyskanie odpowiednio dużych i cienkich płyt diamentowych – podobnych do tych krzemowych, które wykorzystywane są w nowoczesnych czipach. Produkcja takich wafli zawsze była kłopotliwa, jednak badacze z Uniwersytetu w Hongkongu opracowali nowatorskie rozwiązanie, które może zmienić tę sytuację.
Zespół kierowany przez profesora Zhiqina Chu zastosował wyjątkowe podejście, wykorzystując małe kawałki taśmy klejącej w procesie produkcji cienkich i elastycznych warstw diamentowych. Kluczowym etapem metody był proces osadzania mikrodiamentów na płytce krzemowej, który następnie połączono z narażaniem ich na działanie metanu w bardzo wysokiej temperaturze. Uzyskano w ten sposób ciągłą cienką warstwę diamentu. Następnie badacze stworzyli małą szczelinę na krawędzi diamentowej warstwy, po czym za pomocą taśmy klejącej udało się ją oderwać od krzemowej powierzchni.
Otrzymana diamentowa warstwa okazała się niezwykle cienka – mniej niż jeden mikrometr, co oznacza, że jest cieńsza od ludzkiego włosa. Ponadto była na tyle gładka, aby można było zastosować na niej techniki trawienia, jakie wykorzystuje się przy produkcji układów scalonych z krzemu. Ta technologia przypomina odkrycie grafenu za pomocą taśmy klejącej, które otworzyło drogę do nowej klasy materiałów, jak wskazuje Julie Macpherson z Uniwersytetu Warwick.
Zastosowania dla tak cienkich i elastycznych diamentowych wafli są obiecujące. Eksperci tacy jak Mete Atatüre z Uniwersytetu Cambridge podkreślają, że nowatorska metoda otwiera możliwości produkcji bardziej precyzyjnych urządzeń kwantowych. Takie urządzenia wykorzystują diamenty jako czujniki, co może poprawić dokładność w nowoczesnych dziedzinach, na przykład medycynie, analizach chemicznych czy technologii komunikacyjnej.
Warto zaznaczyć, że badania zespołu Chu dowodzą, iż możliwe jest wytwarzanie diamentowych membran o średnicy do 5 centymetrów. Jest to dowód na skuteczność metody, choć zauważalne są jeszcze pewne ograniczenia. Standardowe procesy produkcyjne w przemyśle wymagają wafli o średnicach sięgających 20–30 centymetrów. Andrea Ferrari z Uniwersytetu Cambridge wyraził ostrożny optymizm, zaznaczając, że nie jest jeszcze jasne, czy nowa technologia może być skutecznie skalowana do większych rozmiarów.
Innym wyzwaniem jest fakt, że obecne diamentowe warstwy są polikrystaliczne, co oznacza, że nie mają one tej samej gładkości i jednorodności, jaką posiadają diamenty monokrystaliczne. To potencjalnie ogranicza ich zastosowania w niektórych dziedzinach, gdzie kluczowe znaczenie ma precyzyjna struktura materiału.
Mimo tych wyzwań, możliwość tworzenia diamentowych wafli za pomocą tak prostych i niedrogich metod, jak wykorzystanie taśmy klejącej, może zrewolucjonizować branżę elektroniczną. Nowatorska technologia może stać się w przyszłości jednym z fundamentów nowego pokolenia zaawansowanych urządzeń, w tym czipów o wyższej efektywności energetycznej oraz systemów kwantowych o niezwykłej precyzji.
