单晶金刚石纳米柱的塑性形变操控

金刚石作为一种超硬材料，在力学以及光学器件中都具有重要的作用，但是实现金刚石的形变操控仍然具有一定的挑战，这大大增加了三维金刚石器件的加工难度。虽然有报道实现了金刚石结构的弹性形变操控，但是其塑性形变操控仍然没有实现。基于此，来自悉尼科技大学的Igor Aharonovich小组提出了利用电子束辐照实现单晶金刚石纳米柱的塑性形变操控方法，此方法基于电子束辐照注入在金刚石中引起的电场力，实现了金刚石的塑性形变。塑性变形可以用碳有序同素异形体的出现来解释，这种同素异形体被称为O8 -C。并且通过对变形动力学的模拟，预测了<001>取向金刚石的sp3键如何在变形纳米金刚石的局部区域重组为O8 -C。该小组证明了纳米级金刚石柱不仅可以经历弹性变形(和脆性断裂)，而且还可以经历一种新的塑性变形形式，这种变形形式在很大程度上取决于金刚石的纳米尺寸和结晶方向。相关研究对金刚石的力学特性进行了新的探索，并提供了重要的了解纳米结构变形动力学的途径。相关结果发表在Adv. Mater., 1906458 (2020) 上。

相关链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/pdf/10.1002/adma.201906458

图：金刚石塑性形变的示意图、SEM图以及分子动力学分析