Российские физики научились использовать алмазы в качестве основы для сверхчувствительных пьезоэлектрических датчиков, способных распознавать малейшие изменения в давлении, температуре и других параметрах окружающей среды, говорится в статье, опубликованной в журнале Applied Physics Letters.

«Думаю, что полученные нами результаты превышают существующий в данной области исследований мировой уровень.Поведение алмаза как подложки акустического микрорезонатора оказалось весьма нетривиальным, и, надеюсь, у нас ещё будут поводы удивиться новым эффектам, которые принесёт применение алмаза в акустике и электронике», — заявил Борис Сорокин, ведущий автор исследования из МФТИ в Долгопрудном, чьи слова приводит пресс-служба ВУЗа.

Многие диэлектрики, как рассказывают ученые, способны вырабатывать электрический ток при сжатии или растягивании, а также деформироваться под действием напряжения. Данный феномен, который физики называют «пьезоэффектом», является фактической основой цивилизации, так как без него не будут работать компьютеры, часы, микрофоны, жесткие диски и целый ряд других приборов, без которых современный человек не сможет прожить и дня.

Свойства пьезоэлектриков, как рассказывают российские ученые, во многом зависят от того, как внутри них распространяются особые волны, которые физики называют волнами Лэмба. Скорость движения этих волн, их угасание и другие характеристики зависят от устройства и химического состава материала, через который они движутся, что побуждает ученых постоянно искать новые варианты пьезоэлектриков, в которых такие волны двигались бы максимально быстро и не затухали.

Алмазы, по расчетам российских физиков, обладают почти идеальными свойствами в этом отношении – скорость движения волн в них очень высока, и их интенсивность падает внутри алмазов достаточно медленно. Проблема, однако, заключается в том, что пьезоэффект не характерен для алмазов. Российские ученые решили эту проблему, склеив пленку из нитрида алюминия, пьезоэлектрика, с кусочками синтетических алмазов.

Используя компьютерную модель такого «бутерброда», авторы статьи просчитали несколько вариантов подобных структур, которые можно использовать в качестве высокочувствительных датчиков давления, микрофонов и других электронных устройств, преобразующих различные механические колебания в электрические сигналы.

По словам ученых, подобные пьезоструктуры можно поменять таким образом, что они будут способны замечать даже отдельные налипшие на их поверхность бактерии — микроорганизмы немного увеличивают массу всей системы и смещают ее резонансную частоту. Результаты их расчетов, как надеются Сорокин и его коллеги, станут основой для пьезоустройств будущего уже в ближайшие годы.