Investigadores de Skoltech, el Instituto Físico Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia y otras organizaciones científicas han encontrado una manera de mejorar la adhesión del diamante, la unión entre el diamante y el metal de transición, utilizando niobio.
En un estudio publicado en el Journal of Alloys and Compounds, los científicos explican que aunque los diamantes son hermosas piedras preciosas, los diamantes en bruto son mucho más interesantes desde un punto de vista científico.
Una de las áreas de investigación prometedoras para las aplicaciones tecnológicas del diamante es la metalización de la superficie del diamante, que se utiliza para darle a la superficie del diamante nuevas características, como una conductividad térmica superior, buena estabilidad térmica, mejora de la mojabilidad y sus propiedades físicas y químicas originales.
“El diamante, sin embargo, tiene dos limitaciones relacionadas con la síntesis de un sustrato de diamante de gran tamaño y la pobre adhesión de los contactos metálicos a la superficie del diamante”, dijo Stanislav Evlashin, coautor del estudio, en un comunicado de prensa.
Una de las formas más efectivas de metalizar diamantes es sinterizándolos con metales como titanio, cromo, tantalio, circonio y otros. Los autores del estudio eligieron niobio debido a su capacidad para formar películas químicamente estables de carburos de niobio en la superficie del diamante.
“Intentamos crear un superconductor en la superficie del diamante y nos dimos cuenta de que si depositamos niobio en él y luego lo recocemos, ocurren las siguientes transformaciones de fase durante el recocido: la película de niobio después del calentamiento se convierte en el compuesto Nb₂C, y después de un calentamiento adicional de más de 1200 grados, en NbC”, dijo Evlashin.
Según Evlashin y su colega Alexander Kvashnin, los cálculos teóricos de la constante de red de carburo de niobio dependiendo de la concentración de defectos de carbono, que a menudo hay una deficiencia de carbono en el experimento, han mostrado que el método utilizado para la síntesis de carburo de niobio en diamante permite obtener carburo de niobio de alta calidad con un parámetro de red cercano a material sin defectos.
“Los cálculos de las características superconductoras del carburo de niobio mostraron una transición superconductora a una temperatura de 19.4 K, que resultó ser cercana al valor medido experimentalmente”, dijo Kvashnin. “Los resultados también indican la alta calidad de la película obtenida experimentalmente”.
Dispositivos de detección cuántica
Es importante destacar que la baja concentración de defectos en la película de carburo de niobio obtenida conduce a valores suficientemente altos de difusión electrónica, en comparación con otras aleaciones basadas en niobio. Esto, junto con las características superconductoras observadas, es de interés práctico para los dispositivos de detección cuántica.
Los investigadores demostraron que la capa de carburo de niobio obtenida tiene características superconductoras. Si esta película se aplica a la superficie del diamante, será posible crear detectores supersensibles debido a su alta conductividad térmica. La alta conductividad térmica del diamante ayudará a detectar señales y esto sucederá mucho más rápido que con otros materiales.