金剛石是一種著名的堅硬材料，但現在香港城市大學的科學家們已經設法將其拉伸到前所未有的程度。拉伸納米級的樣品改變了它們的電子和光學特性，這可能會打開一個新的金剛石設備世界。雖然金剛石是自然界中天然存在的最堅硬的物質，然而在納米尺度上，金剛石理論上應該能有更高的彈性。幾年前，香港城市大學團隊發現鉆石納米針的彈性拉伸應變可達 ９％。

在這項新研究中，該團隊更進一步。他們制作了長約1000納米、寬約300納米的橋形金剛石樣品，并將其縱向拉伸。在一系列的循環中，金剛石的彈性拉伸應變可達約7.5%，然后在壓力消失后恢復到原來的形狀。

在后續測試中，研究人員優化了樣品的形狀，然后設法將鉆石進一步拉伸--達到9.7%。他們說，這已經接近了金剛石的理論彈性極限。

但這個實驗的目的并不只是為了測試金剛石的彈性拉伸應變，它可以為金剛石制成的新電子元件鋪平道路。施加這種應變實際上可以改變材料的一些電子和光子特性。

該團隊模擬了金剛石在不同應變水平下的電子特性，在0和12%之間。他們發現，金剛石的帶隙通常隨著拉伸應變的增加而減小，最大帶隙減小率沿特定的晶體取向在約9％的應變下從約5 eV降至3 eV。利用光譜學，科學家們驗證了金剛石樣品的這種帶隙下降趨勢。

該團隊表示，拉伸金剛石可以使其在一系列不同的電子應用中更加有用。有趣的是，模擬結果還表明，在不同的晶體取向下，將金剛石拉伸超過9%，將使其帶隙從間接變為直接。這意味著，一個電子穿過它可以直接發射光子，有可能使光電器件更加高效。

該研究發表在《科學》雜志上。
責編AJX