研究发现氧气促进了钻石雨的形成

研究发现氧气促进了钻石雨的形成通过对一种类似于冰态巨行星（icegiant）组成物质的深入研究，研究人员发现氧气促进了钻石雨的形成。研究小组还发现了钻石可以和“超离子冰”结合的证据。SLAC的科学家发现氧气促进了这种神奇的降水，揭示了在地球上制造纳米金刚石的新途径。根据新的研究，“钻石雨”，一种长期假设的冰巨行星上的奇异降水类型，可能比以前想象的更普遍。在之前的一项实验中，科学家们模拟了在冰巨星海王星和天王星深处发现的极端温度和压力，并首次观察到钻石雨的形成。科学家们在一种更类似于海王星和天王星化学组成的新材料中研究了这一过程，发现氧气促进了钻石雨的形成。这意味着它们能够在更广泛的条件和更多的行星上形成和生长。美国能源部旗下的SLAC国家加速器实验室的研究人员及其同事进行的这项新研究，提供了钻石雨如何在其他行星上形成的更完整画面。在地球上，这些发现可能会导致一种制造纳米金刚石的新方法，纳米金刚石在药物输送、无创手术、医疗传感器、可持续制造和量子电子学方面具有广泛的应用。齐格弗里德·格伦泽表示：“较早的论文是我们第一次直接看到从任何混合物中形成钻石，从那时起，已经有相当多的不同纯材料的实验。但在行星内部，情况要复杂得多。混合物中有更多的化学物质。所以，我们想在这里弄清楚这些额外的化学物质有什么样的影响”。他是SLAC高能密度事业部的负责人。该团队由Helmholtz-ZentrumDresden-Rossendorf(HZDR)、德国罗斯托克大学、法国ÉcolePolytechnique与SLAC合作领导，今天（2022年9月2日）在ScienceAdvances上发表了研究结果。PC版：https://www.cnbeta.com/articles/soft/1311843.htm手机版：https://m.cnbeta.com/view/1311843.htm

研究人员利用钻石缺陷实现数据存储突破

研究人员利用钻石缺陷实现数据存储突破纽约城市学院的物理学家们正在把钻石变成现代数据存储的宝库。发表在《自然-纳米技术》（NatureNanotechnology）上的一项研究重点介绍了理查德-G-蒙日（RichardG.Monge）和汤姆-德洛德（TomDelord）领导的研究。秘密在于钻石中所谓的"色彩中心"。它们是原子缺失的微小瑕疵，形成的斑点可以吸收光线。"这意味着我们可以在钻石的同一个地方存储许多不同的图像，方法是使用颜色略有不同的激光，将不同的信息存储到相同微观斑点中的不同原子中，"CCNY的博士后助理研究员汤姆-德洛德（TomDelord）解释说。通常情况下，光学数据存储会遇到一个叫做衍射极限的障碍--这是一种物理障碍，会阻止数据过于紧密地写入。CCNY的方法巧妙地避开了这个问题。通过调整所使用光的颜色（或波长），他们可以将不同颜色的中心靠近，从而在极小的空间内存储更多的数据。这不仅仅是一种一劳永逸的技术。写入这些钻石缺陷的数据可以反复擦除和重写。德洛德称，这项新技术使他们的团队能够在分子水平上写入和读取"精确到单个原子"的微小数据位。该团队实现了每平方英寸25GB的数据密度--想象一下在比邮票还小的空间里存储整张蓝光光盘的内容吧。加州大学洛杉矶分校团队与钻石的合作是探索用于数据存储的非传统材料的大趋势的一部分。例如，微软的"硅项目"（ProjectSilica）正在尝试将石英玻璃用于云存储解决方案。利用玻璃的耐久性来存储数据，有助于将大量数字数据保存几个世纪。这将产生巨大的影响，虽然使用钻石似乎是一件昂贵的事情，但实验室培育的钻石有可能使这项技术在商业上被接受。如果这种方法能应用于其他材料或室温条件下，它将彻底改变计算和数字存储的游戏规则。想象一下，一颗钻石不仅能在你的手指上闪闪发光，还能容纳一个藏书、照片等内容的图书馆。同样，数据存储领域的另一项突破是陶瓷纳米存储器的开发。这项技术有望颠覆价值5000亿美元的存储产业，利用先进材料以更紧凑、更耐用、更节能的方式存储数据。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1403055.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1403055.htm

研究发现线性缺陷在钻石中的传播速度超过音速

研究发现线性缺陷在钻石中的传播速度超过音速图示：强激光脉冲从右上方击中金刚石晶体，在材料中产生弹性波和塑性波（弯曲的线条）。激光脉冲在击中晶体的位置产生线性缺陷，即位错。它们在材料中的传播速度超过了横向声速，留下了堆积面--从撞击点向外扇形延伸的线条。资料来源：格雷格-斯图尔特/SLAC国家加速器实验室这些线性缺陷（或称位错）赋予金属以强度和可加工性，但它们也会使材料发生灾难性的失效--每次你打开一罐苏打水的拉环时都会发生这种情况。能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学教授LeoraDresselhaus-Marais与大阪大学教授NorimasaOzaki共同领导了这项研究。冲击波穿过材料时会产生称为位错的缺陷--材料晶体中的微小位移会在其中传播，并留下所谓的堆积断层。左图中，材料原子的规则排列未受干扰。右图中，位错从左到右穿过材料，产生了堆叠断层（紫色），相邻的晶体层并没有按照应有的方式排列。图片来源：GregStewart/SLAC国家加速器实验室目前为止，还没有人能直接测量这些位错在材料中扩散的速度。她的团队使用X射线射线摄影术--类似于揭示人体内部的医用X射线--对位错在金刚石中的传播速度进行计时，得出的经验应该也适用于其他材料。他们在10月5日发表于《科学》（Science）杂志的一篇论文中描述了这一成果。追逐音速近60年来，科学家们一直在争论位错在材料中的传播速度能否超过声音。许多研究得出结论认为它们不能。但一些计算机模型表明，它们是可以的--前提是它们一开始就以比声音更快的速度运动。让它们瞬间达到这种速度需要巨大的冲击力。首先，声音在固体材料中的传播速度要比在空气或水中快得多，这取决于材料的性质和温度等因素。空气中的声速一般为每小时761英里，而水中的声速为每小时3355英里，在最坚硬的材料钻石中，声速更是达到了惊人的每小时40000英里。更复杂的是，固体中有两种声波。纵波和空气中的声波一样。但由于固体会对声音的传播产生一定的阻力，因此它们也会承载移动速度较慢的声波，即横向声波。从基础科学和实用角度来看，了解超快位错是否能打破这两种声障都非常重要。当位错的移动速度超过音速时，它们的行为就会截然不同，并导致意想不到的故障，而迄今为止，这些故障还只是模型化的。如果不进行测量，没有人知道这些超快位错会造成多大的破坏。该研究小组的博士后学者、论文第一作者片桐健人说："如果一种结构材料因其高失效率而发生的灾难性失效超出了人们的预期，那就不太妙了。比如说，如果在地震中断层冲破岩石，可能会对一切造成更大的破坏。我们需要更多地了解这类灾难性故障。"德雷斯豪斯-马赖斯补充说，这项研究的结果"可能表明，我们以为自己对最快可能发生的材料失效的了解是错误的"。弹顶效应为了首次获得位错移动速度的直接图像，德雷斯豪斯-马赖斯和她的同事们在日本SACLAX射线自由电子激光器上进行了实验。他们在人造金刚石的微小晶体上进行了实验。为了首次获得位错传播速度的直接图像，研究人员使用强激光束驱动冲击波穿过金刚石晶体。然后，他们使用X射线激光束以十亿分之一秒的时间尺度拍摄了一系列位错形成和扩散的X射线图像。这些图像类似于揭示人体内部的医用X射线，被记录在一个探测器上。图片来源：K.Katagiri/斯坦福大学片桐说，金刚石为研究晶体材料如何失效提供了一个独特的平台。他说："要了解破坏机制，我们需要在图像中识别出明确的位错特征，而不是其他类型的缺陷。"当两个位错相遇时，它们会相互吸引或排斥，并产生更多的位错。打开一罐由铝合金制成的苏打水，盖子上已经存在的许多位错--当它被塑造成最终形状时产生的位错--会相互作用并产生数以万亿计的新位错，当罐子顶部弯曲和盖子扣开时，这些位错会级联成绝对临界失效。这些相互作用及其行为方式决定了我们所观察到的材料的所有机械特性。德雷斯豪斯-马里斯说："在钻石中，只有四种类型的位错，而以铁为例，则有144种不同类型的位错。"研究人员说，钻石可能比金属更坚硬。但就像汽水罐一样，如果受到足够大的冲击，它仍然会通过形成数十亿个位错而弯曲。制作冲击波的X射线图像在SACLA，研究小组使用强激光在金刚石晶体中产生冲击波。然后，他们以十亿分之一秒的时间尺度拍摄了一系列位错形成和扩散的超快X射线图像。只有X射线自由电子激光器才能提供足够短、足够亮的X射线脉冲来捕捉这一过程。最初的冲击波分裂成两种类型的波，继续穿过晶体。第一种波被称为弹性波，它能使晶体暂时变形；晶体中的原子会立即弹回原来的位置，就像橡皮筋被拉伸后松开一样。第二种波被称为塑性波，通过在构成晶体结构的原子重复模式中产生微小误差，使晶体发生永久变形。这幅X射线放射影像（类似于医用X射线，但使用X射线激光以超快速度拍摄）显示了冲击波穿过金刚石晶体的情况。初始波是弹性的。塑性波紧随其后，在材料中产生称为位错的缺陷，位错在材料中的传播速度超过音速。箭头显示了一个位错的路径和方向，位错在其后留下了一个称为堆积断层的线性缺陷。在箭头的顶端可以看到位错本身。从激光冲击的位置还可以看到其他堆积断层。资料来源：K.Katagiri/斯坦福大学这些微小的位移或差排产生了"堆积断层"，在这种断层中，晶体的相邻层相互移位，因此它们无法按照应有的方式排成一行。堆叠断层从激光击中金刚石的地方向外传播，每个堆叠断层的前端都有一个移动位错。通过X射线，研究人员发现，位错在金刚石中的传播速度超过了速度较慢的声波--横波--这种现象以前从未在任何材料中出现过。片桐说，现在，研究小组计划回到X射线自由电子设施，如SACLA或SLAC的Linac相干光源（LCLS），观察位错在金刚石中的传播速度是否能超过更高的纵向声速，这将需要更强大的激光冲击。他说，如果它们突破了音障，它们将被视为真正的超音速。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1388657.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1388657.htm

金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍 充电速度提高5倍

金刚石纳米膜可使电子设备的温度降低10倍充电速度提高5倍热量通常是电的一种不幸的副作用，过多的热量会损坏元件和设备，有时甚至会造成危险。因此，管理和消除热量是电子设计的一个主要考虑因素，散热器通常由铜或铝制成。问题是，这些金属也是良好的导电体，因此通常还需要另一个绝缘层。因此，在这项新研究中，弗劳恩霍夫研究小组转向了金刚石，因为金刚石是热的优良导体，但却是电的绝缘体。该项目的科学家马蒂亚斯-米勒（MatthiasMühle）说："我们希望用我们的金刚石纳米膜取代中间层，因为金刚石可以被加工成导电路径，所以它能非常有效地将热量传递到铜上。由于我们的膜是柔性的、独立的，它可以放置在元件或铜的任何位置，也可以直接集成到冷却电路中。"研究小组的钻石纳米膜样品弗劳恩霍夫美国中西部中心CMW金刚石散热器早已经开始投入使用，但其厚度通常超过2毫米，很难粘贴到元件上。而纳米膜只有一微米厚，柔韧性好，只要轻轻加热到80°C（176°F），就能粘合到电子元件上。研究小组通过在硅晶片上生长多晶金刚石，然后分离和蚀刻金刚石层来制造纳米散热膜。研究人员估计，金刚石纳米膜可将电子元件的热负荷降低10倍，这当然会提高这些元件和整个设备的能效和使用寿命。研究小组表示，如果将其应用到充电系统中，这种薄膜可将电动汽车的充电速度提高五倍。也许最重要的是，由于金刚石纳米膜可以在硅晶片上制造，因此制造工艺应该比较容易扩大到工业用途。该团队已经为这项技术申请了专利，并计划于今年晚些时候开始在电动汽车和电信领域的逆变器和变压器中进行测试。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1422420.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1422420.htm

郑州华晶与中原珠宝创新研究院签约 共建世界培育钻石推广交易中心

郑州华晶与中原珠宝创新研究院签约共建世界培育钻石推广交易中心4月12日，郑州华晶金刚石股份有限公司与河南省中原珠宝创新研究院在郑州华晶荥阳厂区举行世界培育钻石推广交易中心项目创始单位战略合作签约仪式，双方就共建“世界培育钻石推广交易中心”达成战略合作协议。根据合作协议，郑州华晶作为世界培育钻石推广交易中心项目创始单位与中原珠宝创新研究院共同建设世界培育钻石推广交易中心，打造一个集推广、交易、展示、加工、鉴定于一体的国际化平台。(证券时报)

“终极功率半导体”获突破性进展 金刚石有望成为终极半导体材料

“终极功率半导体”获突破性进展金刚石有望成为终极半导体材料与作为新一代功率半导体的碳化硅(SiC)产品和氮化镓(GaN)产品相比，金刚石半导体耐高电压等性能更出色，电力损耗被认为可减少到硅制产品的五万分之一，同时耐热性和抗辐射性也很强，因而被称为终极功率半导体”。金刚石带隙宽度高达5.5eV，远超氮化镓、碳化硅等材料，载流子迁移率也是硅材料的3倍，在室温下本征载流子浓度极低，且具备优异的耐高温属性。当前，金刚石在半导体领域的应用越来越广泛，全球各国都在加紧金刚石在半导体领域的研制工作，其中日本已成功研发超高纯2英寸金刚石晶圆量产方法，其存储能力相当于10亿张蓝光光盘（约为2500万TB）。全球天然金刚石年产量约为1.5亿克拉，而人造金刚石产量则超过200亿克拉，其中95%产量来自于中国大陆。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1340787.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1340787.htm