La excepcional dureza del diamante dificulta su fabricación en forma de sustratos delgados y con formas precisas, necesarios para tecnologías de alto rendimiento. Investigadores de la Universidad de Chiba, en Japón, han demostrado ahora un método basado en láser que puede dividir un diamante cultivado en laboratorio a lo largo del plano cristalino {100}, una orientación considerada especialmente práctica porque es más fácil de pulir.

El estudio, publicado en Diamond and Related Materials el 1 de noviembre de 2026, examinó cómo respondían tres diamantes monocristalinos a pulsos láser ultracortos. Una muestra había sido producida mediante el método de alta presión y alta temperatura (HPHT), mientras que las otras dos se fabricaron mediante deposición química de vapor (CVD) y contenían distintos niveles de impurezas de nitrógeno.

El equipo, dirigido por el profesor Hirofumi Hidai y con la coautoría de Mahiro Ikeno, utilizó pulsos enfocados con duraciones de entre 233 femtosegundos y 30 picosegundos. Posteriormente, se emplearon microscopía óptica, espectroscopia y análisis de imágenes para evaluar el tamaño, la forma y la continuidad de las regiones modificadas formadas en el interior de los cristales.

Las muestras mostraron respuestas diferentes. Los diamantes CVD podían modificarse con pulsos más cortos que el diamante HPHT. En las muestras CVD, los pulsos más breves crearon pequeñas marcas separadas, mientras que los pulsos de alrededor de 10 picosegundos o más generaron regiones modificadas más continuas. La concentración de nitrógeno por sí sola no explicaba las diferencias, lo que indica que los defectos microscópicos relacionados con el historial de crecimiento de cada cristal también pueden ser importantes.

En general, los diamantes CVD produjeron regiones modificadas menos estables que la muestra HPHT y mostraron una mayor variación en sus formas. Basándose en estos resultados, los investigadores seleccionaron pulsos de 10 picosegundos para procesar, mediante una cuadrícula controlada, un diamante CVD de 8 mm × 8 mm.

En lugar de crear toda una red de grietas en una sola operación, añadieron regiones modificadas adicionales a mitad de camino entre las existentes en cuatro etapas sucesivas de procesamiento. A continuación, el diamante se dividió limpiamente a lo largo del plano {100} tras un ligero toque con unas pinzas.

El área de corte resultante fue aproximadamente 710 veces mayor que la del diamante HPHT de 300 micrómetros cuadrados producido por los investigadores en un estudio anterior. El equipo afirma que el área mayor representa un paso hacia la fabricación de los sustratos de diamante más grandes necesarios para componentes ópticos y dispositivos electrónicos.

Entre sus posibles usos se incluyen los sustratos de diamante, las ventanas ópticas para láseres de alta potencia en sistemas de litografía, los dispersores térmicos para dispositivos avanzados como los chips de inteligencia artificial y los semiconductores de potencia basados en diamante. Según Hidai, el proceso podría adaptarse finalmente a la producción industrial, lo que potencialmente reduciría los costos de fabricación y mejoraría el aprovechamiento del material.

El estudio también identifica posibles beneficios de sostenibilidad derivados de un uso más amplio de dispositivos de potencia basados en diamante. Estos componentes podrían ayudar a reducir las pérdidas de energía en ámbitos como los centros de datos, la infraestructura eléctrica y los vehículos eléctricos.

Fuentes: Phys.org.