Graças a uma nova técnica desenvolvida na EPFL, grades de difração óptica agora podem ser feitas de diamante puro, com suas superfícies suavizadas até o último átomo. Esses novos dispositivos podem ser usados ​​para alterar o comprimento de onda de lasers de alta potência ou em espectrógrafos de ponta.

Uma equipe de pesquisadores da EPFL desenvolveu uma maneira não convencional de cortar diamantes microscopicamente em uma forma particular e alisá-los em um nível atômico. Esta nova técnica, que será apresentado na Conferência Internacional sobre Diamantes e Materiais de Carbono DCM2017 em 5 de setembro, torna possível fabricar grades de difração de diamante puro, que possui propriedades exclusivas que são ideais para espectroscopia e os componentes ópticos usados ​​em lasers de alta potência.

As grades de difração são feitas de ranhuras paralelas que quebram a luz em seus componentes espectrais, tipo como um prisma. Essas grades são geralmente feitas de vidro e silício, materiais que já foram usados ​​em espectrógrafos e para alterar a cor emitida por lasers.

O time, liderado por Niels Quack, um professor financiado pelo SNSF na Escola de Engenharia, agora encontrou uma maneira de fazer essas grades de diamante de cristal único também, abrindo o campo para uma série de novas possibilidades. Os diamantes são incomparáveis ​​em termos de condutividade térmica, que é entre cinco e dez vezes maior do que qualquer outro material usado para esta finalidade. Os diamantes também são extremamente duros e funcionam bem com os raios UV, bem como feixes infravermelhos e visíveis. "Os diamantes são quimicamente inertes, o que significa que mesmo as substâncias químicas mais agressivas não podem atacá-los. Mas também significa que são muito difíceis de usinar, "explica o Dr. Quack." Portanto, esta nova forma de esculpir diamantes pode ser muito útil. "

Usando oxigênio para cortar diamantes

A técnica desenvolvida pelos pesquisadores é inovadora porque lhes permite gravar formas bem definidas em placas de diamante de cristal único com milímetros, com as ranhuras separadas por apenas alguns mícrons e com superfícies incrivelmente lisas. Para desenvolver sua técnica, os pesquisadores usaram diamantes criados sinteticamente por meio de deposição química de vapor.

Os diamantes são gravados em vários estágios. Primeiro, uma máscara dura é depositada e estruturada na superfície de uma placa de diamante, que é então exposto a um plasma de oxigênio. Os íons de oxigênio no plasma são acelerados na superfície do diamante por um campo elétrico. Onde não estiver coberto pela máscara rígida, os íons de oxigênio removem átomos de carbono da superfície do diamante um por um. “Ajustando a intensidade do campo elétrico, podemos alterar a forma que gravamos no diamante, "explica o Dr. Quack." Para as grades de difração, nós esculpimos ranhuras triangulares distantes apenas alguns mícrons umas das outras. Ajustamos os parâmetros do processo para revelar seletivamente um conjunto de planos de cristal bem definidos, permitindo-nos criar ranhuras em forma de V que são suavizadas quase até o nível atômico. É impossível obter esse tipo de precisão quando os diamantes são simplesmente cortados com um laser. "