Nanodiamantové vrstvy a částice

Nanokrystalický diamant je forma polykrystalického diamantu s velikostí zrn menších než 500 nm. Vrstvy nanokrystalického diamantu si zachovávají řadu vlastností, které jsou známé pro diamant makroskopických rozměrů. Je to extrémní mechanická a chemická odolnost, vysoký modul pružnosti, transparentnost od ultrafialového po infračervené záření nebo velmi vysoká biokompatibilita. V čisté formě jsou vrstvy nanokrystalického diamantu nevodivé, ale přidáním vhodného dopantu, typicky boru, můžeme dostat materiál s vlastnostmi polovodiče až metalického vodiče. Borem dopovaný diamant má široké potenciálové okno a díky tomu má široké uplatnění v elektrochemii. Existuje řada potenciálních aplikací nanokrystalického diamantu. V pasivních aplikacích se využívá mechanická odolnost, optická transparentnost (optická okna) nebo extrémní tepelná vodivost. Nanokrystalický diamant umožňuje vytvoření mikro a nano elektromechanických systémů (MEMS, NEMS). Díky biokompatibilitě a výtečným elektrochemickým vlastnostem jsou vhodným materiálem pro in vitro a in vivo neurální elektrody. Diamantové vrstvy mají uplatnění i ve fotovolataice. V oddělení pracujeme na technologii přípravy nanodiamantových vrstev pomocí metody mikrovlnné depozice z plynné fáze a na charakterizaci jejich vlastností. Využíváme systému s lineárními anténami, který umožňuje depozici na velké plochy při nízkých teplotách. Soustředíme se na jejich využití v biomedicínských aplikacích a na využití ve fotovolatice. Nanodiamantové částice jsou krystaly diamantu s rozměry ~5 až 100 nm. Lze je připravit různými způsoby (detonační syntéza, HPHT). Dosavadní využití nanodiamantových částic je v leštících pastách, ale mají mnohem větší perspektivu. Lze je využít jako nosiče léčiv do buněk, funkční luminiscenční značky (značky měnící barvu v závislosti na interakci s okolím) nebo jako součást kompozitů. V oddělení se zabýváme přípravou a charakterizací nanodiamantů obsahující opticky aktivní centra dusík-vakance a jejich aplikací pro doručování léčiv a jako luminiscenčních značek.

Odkazy na některé výzkumné skupiny zabývající se přípravou a charakterizací diamantu:

• University of Bristol (Paul May): http://www.chm.bris.ac.uk/pt/diamond/ · University of Cardiff (Oliver Williams): http://www.diamondgeeza.co.uk/
• Oxford University (John Foord) http://foord.chem.ox.ac.uk/
• Warwick University (Mark Newton) http://www2.warwick.ac.uk/fac/sci/physics/research/condensedmatt/magneti...
• University of Augsburg, Germany (Matthias Schreck) http://www.physik.uni-augsburg.de/~matth/diamant.htm
• Fraunhofer Institute, Germany (Christoph Nebel).http://www.iaf.fraunhofer.de/en/research/mns.html
• Hasselt University, IMO-IMOMEC (Ken Haenen) Belgium http://www.uhasselt.be/UH/IMO/Research-domains/Diamond-materials.html
• AIST, Japan http://unit.aist.go.jp/drl/cie/index-e.html