Skapar perfekta diamanter

2014-03-27 07:02  

Tyska forskare har förbättrat tekniken att tillverka syntetiska diamanter av plasma. Förutom juveler kan de användas som transistorer, biosensorer och inom fusionsteknik.

Tekniken kallas CVD, eller chemical vapor deposition, och går ut på att lägga lager efter lager av kolatomer med hjälp av plasma. Kolatomerna i plasman fäster sig sedan på ett substrat i form av kiseldioxid.

- Vi använder CVD på grund av det ger en möjlighet att jobba med större substrat, till skillnad från HTHV-metoden, där kol pressas ihop under hög temperatur och högt tryck. Metoden ger oss även möjlighet att producera diamanter av tillräckligt hög kvalité för att användas i elektronik, säger Nicola Heidrich.

CVD-tekniken har funnits länge, men tidigare har det varit svårt att tillverka syntetiska diamanter av allra högsta kvalité. Det finns dock aktörer som kommit långt, exempelvis det amerikanska bolaget Gemesis som säljer smycken på nätet.

- Vi utvecklade den här typen av reaktorer redan för 20 år sedan. De diamanter vi nu kan producera är mycket renare än de ädelstenar som går att hitta i juvelerarbutiker. Tekniken gör det möjligt att skapa diamanter som har en diameter på 10 centimeter. Men just nu betyder inte tekniken inte slutet för naturliga diamanter eftersom vi ännu inte kan producera de kvantiteter som efterfrågas på världsmarknaden, säger Nicola Heidrich.

Hastigheten som diamanterna skapas är dock inte särskilt hög. Beroende på vilken typ av kristaller som ska göras varierar hastigheten för varje lager mellan 0,1 och 20 mikrometer i timmen.

Syntetiska diamanter kan användas till mycket mer än smycken, bland annat som mikrolinser, biosensorer och transistorer. Fraunhofers CVD-teknik används även för att tillverka diamanter med så kallade NV-centrum som innebär att en kväveatom sätts in i kolstrukturen. Det gör att diamanten kan användas till högupplöst kärnmagnetisk resonans (NMR).

Ett av de mest spektakulära användningsområdena för diamanterna är dock för att producera energi. Amerikanska forskare vid National Ignition Facility i Kalifornien, har nämligen beställt sfäriska ihåliga diamanter som ska användas i fusionsforskning. Håligheten ska fyllas med väte, varefter en laserstråle ska skjutas igenom diamantbehållaren för att sätta igång kärnreaktionen. För att tekniken ska fungera måste behållaren vara en perfekt sfär med en perfekt kristallstruktur.

- Problemet vi hade var att omvandla en diamantplatta till en sfär. Lösningen är att från början göra diamanten sfärisk.

Små kiselklot får rulla runt i reaktorn samtidigt som de täcks med diamant. Efter 50 timmar har diamanten blivit tillräckligt tjock. Då borras ett hål i den varefter kislet etsas bort.

Farunhofer kommer att visa upp tekniken på Hannovermässan 7 till 11 april.

Ville Westman

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt

Läs mer