Aktuálne správy Späť na správy
Materiálová fyzika: Tajomstvo zmäkčených diamantov
Thursday 09 December 2010 Zväčšiť písmo | Vytlačiť stránku
Freiburg 9. decembra (TASR) – Konečne sa podarilo uspokojivo vysvetliť, prečo sa vôbec dá opracovávať aj najtvrdší materiál na svete, diamanty.
V časopise Nature Materials to oznámil štvorčlenný tím, ktorý viedol Michael Moseler z Fraunhoferovho ústavu pre výskum mechaniky materiálov (IWM) vo Freiburgu. Prvý autorom článku bol jeho kolega Lars Pastewka.
Hľadali riešenie záhady, ktorá stáročia nedala spať mnohým ľuďom. Diamanty sú najtvrdší materiál na svete. A predsa sa nepoužívajú iba na rezanie iných materiálov, dajú sa pomerne ľahko opracovávať aj ony samé. Ľudia ich začali brúsiť už pred vyše 600 rokmi a prakticky tá istá metóda sa používa dodnes. Či už ide o šperky, alebo o priemyselné nástroje.
Ako je to možné? Diamanty sa brúsia pomocou liatinových kolies husto pokrytých drobnými diamantmi. Kolesá sa pri práci krútia rýchlosťou asi 30 metrov za sekundu pri vonkajšom okraji. Remeselníci sa usilujú držať surové diamanty v správnom uhle, zabezpečujúcom hladký a vyleštený povrch. Vedie ich tón sprievodného zvuku a všeobecný cit.
Už dávno je známe, že diamanty reagujú rôzne v rôznych smeroch, čo sa označuje ako ich anizotropia. Atómy uhlíka tvoria v kryštalickej mriežke diamantu roviny. Niektoré sa dajú vyleštiť ľahšie ako iné, čo závisí práve na uhle držania diamantu pri práci. Až freiburskí vedci však našli vyčerpávajúce logické vysvetlenie tejto praktickej skúsenosti.
Poslúžila im k tomu nová výpočtová metóda. „V okamihu brúsenia už diamant vlastne nie je diamant. Vysokorýchlostné trenie medzi surovým diamantom a diamantovými čiastočkami na liatinovom kolese vytvára mechanochemicky na povrchu drahokamu celkom odlišnú sklovitú fázu uhlíka. To, ako rýchlo sa táto materiálová fáza objaví, závisí na kryštalickej orientácii surového diamantu. Tu vstupuje do hry anizotropia,“ vysvetlil Michael Moseler.
Nový materiál na povrchu diamantu sa potom odlúpava. Deje sa to jednak vrypmi, ktorými naň pôsobia diamantové čiastočky na kolese, čím sa z povrchu zoškrabáva drobný uhlíkový prach, jednak účinkom vzdušného kyslíka, ktorého dvojatómové molekuly sa viažu s atómami uhlíka z nestabilných dlhých reťazcov na povrchu sklovitej fázy a vzniká oxid uhličitý.
Vedci určili, ktoré atómy sa kedy oddelia od kryštalickej mriežky. Podrobne si pri tom všímali kvantovomechanické vlastnosti väzieb medzi atómami na narušujúcom sa povrchu surového diamantu. Skúmali pohyby atómov v oblasti trenia medzi týmto povrchom a diamantovou časticou na liatinovom kruhu. Pre 10.000 týchto atómov vypočítali dráhy a potom ich sledovali na monitore. Týmto spôsobom vysvetlili celé brúsenie.
Zdroje:
Nature Materials advance online publication z 28. 11. 2010
Komuniké Fraunhofer-Gesellschaft z 29. 11. 2010
Všetky práva vyhradené. Publikovanie alebo ďalšie šírenie správ a fotografií zo zdrojov TASR je bez predchádzajúceho písomného súhlasu TASR porušením autorského zákona
