سخت ترین الماس مصنوعی ساخته شد

ويکي پي جي/ الماس سخت ترين کاني شناخته شده است که به صورت طبيعي وجود دارد. اما دانشمندان در تلاشند تا الماس ها را سخت تر کنند تا بتوانند از آن ها به عنوان ابزار برش قدرتمند استفاده کنند. تيمي از محققان به سرپرستي يانگ جون تيان و کوان هوانگ در دانشگاه يان شان چين به الماس هاي مصنوعي دست يافته اند که از الماس هاي طبيعي و مصنوعي ساخت بشر سخت تر بوده و در نتيجه امکان شکست و تغيير شکل آن ها کمتر است. براي ساخت اين الماس هاي محکم تر از فولاد، محققان از ذرات ريز کربن که مانند پياز لايه لايه هستند استفاده مي کنند و آن ها در معرض دما و فشارهاي بالا قرار مي دهند. الماس نهايي ساختار منحصر به فردي دارد که آن را در برابر فشار مقاوم مي کند و به آن اجازه مي دهد تا حرارت بيشتري را پيش از اکسيد شدن و تبديل شدن به حالت گاز (دي اکسيد کرين و مونوکسيد کرين) تحمل کنند. الماس هاي با ارزش جواهري در واقع تک کريستال بوده و بسيار سخت هستند. اما الماس هاي مصنوعي که در ابزارآلات استفاده مي شوند سخت ترند. الماس هاي مصنوعي پلي کريستالين هستند و از دانه هايي در ابعاد ميکرومتر يا نانومتر ساخته شده اند. اين دانه ها از شکسته شدن جلوگيري مي کنند زيرا مرز دانه ها مانند مانع در برابر گسترش ترک مقاومت مي کند. هر چه اين دانه ها ريزتر باشند استحکام الماس بيشتر خواهد بود. تيم تحقيقاتي چيني، از نانو ذرات کربن که مانند پياز لايه لايه هستند استفاده کرده است تا دانه هايي با اندازه هاي چند نانومتر و به صورت قرينه با هم توليد کند. سختي اين کريستال هاي "نانودوقلو" دو برابر الماس هاي معمولي است. اين تيم براي بررسي سختي اين محصول از يک تکه الماس هرمي شکل که به ناحيه دوقلوي الماس مصنوعي فشرده مي شود، استفاده کرده است. اين گروه براي ايجاد اثر روي الماس مصنوعي از فشاري برابر با 200 گيگا پاسکال يا 1.9 ميليون اتمسفر استفاده کرده است. يک الماس معمولي تحت نيمي از فشار ذکر شده، مي شکند. اين تيم مقاوت الماس نانودوقلو را در برابر حرارت و اکسيداسيون هم بررسي کرده اند. در حين انجام تست با روش هاي مختلف الماس معمولي در دماي 770 تا 805 درجه سانتي گراد اکسيد شد، اما الماس مصنوعي در شرايط مشابه در دماي 980 تا 1056 درجه سانتي گراد اکسيد شد. ساخت سخت ترين الماس مصنوعي اما همه به اين نتايج اطمينان ندارند. پروفسور ناتالي دوبرووينسمايا، متخصص فيزيک ماده در دانشگاه بايروت آلمان معتقد است که نبايد به نتايج تست سختي اعتماد کرد. او مي گويد "اگر آنچه اين گروه ادعا مي کند صحيح باشد، بايد فرورونده الماسي که براي تست استفاده مي شود، شکسته شود. زيرا الماس فرورونده سختي کمتري نسبت به الماس نانودوقلو دارد." تيان با اين گفته مخالف است. او معتقد است که مي توان با استفاده از الماس معمولي فشار وارد بر الماس نانودوقلو را حساب کرد زيرا ميزان نيروي برشي وارد بر الماس فرورونده در حدي نيست که به آن آسيب بزند. البته اين اختلاف نظر تازه نيست و اين دو نفر سال پيش نيز در مورد ساخت نيتريد بور مکعبي فوق سخت با يکديگر اختلاف نظر داشتند. در همين حال تيان بر نتيجه کار خود اسرار دارد و معتقد است که مي توان سختي هر ماده اي را با اطمينان با استفاده از فرورونده الماسي بدست آورد به شرطي که محور فرورونده عمود بر سطح صاف نمونه آزمايش باشد. دانشمند ديگري به نام هو کوانگ مائو از آزمايشگاه ملي آرگون در ايليونيز آمريکا گمان مي کند که نتيجه کار تيان صحيح است و مي توان با فرورونده، سختي مواد سخت تر از فرورونده را بررسي کرد. به علاوه بخش ناب اين کار تحقيقاتي اين است که مي توان الماس بسيار سخت را به سرعت توليد کرد. نتايج اين تحقيق شماره 12 ژوئن مجله نيچر به چاپ رسيده است.