Med množico novih materialov, ki se danes pojavljajo, se vsak ponaša s svojimi edinstvenimi prednostmi in prevladuje v svoji niši. Vendar pa je med materiali nekaj "izjemnih"-"vrhunskih talentov", pri čemer je vsaka metrika uspešnosti presežena. V njihovi prisotnosti se morajo celo mnogi tako-"kralji" materialov umakniti. In najprej mi pride na misel diamant.
Diamond je enostavno neustavljiv. Na enem področju blesti, ko zamenja tir, pa še vedno ostane strop. Od simbola večne ljubezni v obliki dragih kamnov do visoko-natančnih obdelovalnih orodij do vrhunskih-podlag-za širjenje toplote in celo končnega-polprevodniškega materiala naslednje generacije-diamant je postal material za "goljufanje" na številnih prizoriščih. Večina ljudi pozna diamant kot dragi kamen, le redki pa razumejo njegovo industrijsko vrednost. Danes odklenimo diamantove zmožnosti »raven-goljufanja« poleg nakita na več področjih.
Pri strojni obdelavi: »Žilavost-kamnine«
Diamant je najbolj znan po svoji nori trdoti-njegovi ogljikovi atomi tvorijo kovalentne vezi prek hibridnih orbital sp³, kar ustvarja izjemno stabilno tetraedrsko strukturo. To mu daje Mohsovo trdoto 10, zaradi česar je najtrša naravna snov na Zemlji in merilo za merjenje trdote drugih materialov. Diamant zagotavlja odlično brušenje materialov z različnimi trdotami in je še posebej učinkovit pri poliranju zlitin s fazami zelo različnih trdot. Posledično je z diamantom mogoče obdelati skoraj vse vrste obdelovancev, vključno s tistimi z visoko trdoto, visoko krhkostjo in visoko trdnostjo-žilavostjo.
Pri mehanski obdelavi ima diamant več vlog: rezilno orodje, abrazivna sredstva, premazi, žične žage, rezila za kocke, brusilne plošče, svedri itd. Diamant se že vrsto let široko uporablja v konvencionalni obdelavi, zato se na tem mestu ne bomo osredotočali. Danes se nastajajoče industrije, kot so nova energetska vozila, fotovoltaika in polprevodniki, hitro razvijajo. Na teh področjih postajajo vse zahtevnejše zahteve za strojno obdelavo kritične in diamantna orodja ali materiali-z njihovo ultra-visoko trdoto in odpornostjo proti obrabi-postajajo najboljša izbira. Kot primer vzamemo polprevodnike: celoten proces od ingota do posameznih čipov je v veliki meri odvisen od diamantnih materialov, vključno z rezanjem ingota, tanjšanjem rezin, poliranjem in rezanjem na kocke.
Pri termalnem upravljanju: "Hitro lajšanje vročine"
Medtem ko se tekma z umetno inteligenco stopnjuje, poraba energije vrhunskih-grafičnih procesorjev še naprej narašča. NVIDIA-in H100 že dosega 700 W na čip, nova serija Blackwell spodbuja 1000–1400 W, najnovejši grafični procesorji arhitekture Vera Rubin pa dosegajo vrh pri več kot 2300 W. Tradicionalni materiali za odvajanje toplote iz bakra in aluminija so dosegli svoje fizične meje. Ne glede na to, kako zmogljiv je računalnik, se bodo dragi čipi umetne inteligence, če hlajenje zaostaja, pregreli, dušili ali celo izgoreli-in tako milijardo-dolarskega podatkovnega centra v hipu spremenili v kup kadeče se strojne opreme.
Tokrat so vse oči uprte v diamant. Diamant se poleg trdote ponaša tudi z eno najvišjih toplotnih prevodnosti med vsemi naravnimi materiali. Njegova kristalna struktura-z atomi ogljika, ki so tesno zapakirani v tetraedrično razporeditev, in vsi elektroni, ki sodelujejo pri vezavi-mu daje izjemno sposobnost prenosa toplote. Pri sobni temperaturi doseže njegova toplotna prevodnost 2000–2100 W/(m·K), kar je 5,5-krat več kot pri bakru in 11-krat več kot pri aluminiju. Toplota teče skozi diamant kot na odprti avtocesti in močno prekaša tradicionalne kovine. Poleg tega je diamant električno izolativen in njegov koeficient toplotnega raztezanja se popolnoma ujema s silicijem, SiC in GaN materiali.
Testni podatki kažejo, da z dodajanjem samo tankega diamantnega razpršilnika toplote med čip in pokrov temperatura jedra pade za več kot 30 stopinj. To lahko pomnoži življenjsko dobo čipa in odklene dodatnih 30 % zmogljivosti. Strokovnjaki iz panoge so poudarili, da ko moč enega-čipa preseže 1400 W, diamant ni več »lepo-imati-, ampak ga je »morate-imeti«. Najpogostejši diamantni toplotni material so kompoziti diamant/baker: zaradi kombinacije ultra{10}}toplotne prevodnosti diamanta z visoko električno prevodnostjo bakra, enostavnosti obdelave in zmernih stroškov ti kompoziti dosegajo toplotno prevodnost nad 700 W/(m·K)-, kar daleč presega čisti baker.
V polprevodnikih: "Ultimate Contender"
Impresivne so tudi diamantove polprevodniške lastnosti. Ima pasovni razmik 5,5 eV, visoko mobilnost elektronov (4500 cm²/Vs), visoko hitrost nasičenja z elektroni (2×10⁷ cm/s) in visoko prebojno poljsko jakost (10⁷ V/cm). Njegova Johnsonova vrednost za močnostne naprave je 10-krat večja od SiC, polprevodnika s široko-pasovno vrzeljo.
Ko SiC in GaN močnostna elektronika dozorevata, nove zahteve poganjajo naslednjo generacijo močnostne elektronike, diamant pa velja za najbolj obetaven material za prihodnje elektronske naprave z visoko-močjo, visoko-frekvenčnostjo, visoko-temperaturo in nizkimi{3}}izgubami-, ki jih industrija pozdravlja kot »najboljši polprevodnik«.
Trenutno so diamantni polprevodniki na kritični stopnji prehoda iz laboratorija v industrializacijo. Izzivi ostajajo-nizka učinkovitost dopinga vrste n-in težave pri izdelavi rezin velikega{3}}premera so še vedno velike ovire. Vendar pa po vsem svetu potekajo številni projekti izdelave rezin in diamant se postopoma razvija iz "najtršega zoba v industriji" v osnovni material za elektroniko naslednje-generacije.