Djamant li "jinqix" bil-lejżer: nirbħu l-aktar materjal iebes bid-dawl
Djamanthija l-iktar sustanza iebsa fin-natura, iżda mhijiex biss ġojjellerija. Dan il-materjal għandu konduttività termali ħames darbiet aktar mgħaġġla mir-ram, jista’ jiflaħ sħana u radjazzjoni estremi, jista’ jittrażmetti d-dawl, jiżola, u jista’ saħansitra jiġi trasformat f’semikonduttur. Madankollu, huma dawn is-“superpoteri” li jagħmlu d-djamant l-iktar materjal “diffiċli” biex jiġi pproċessat – l-għodod tradizzjonali jew ma jistgħux jaqtgħuh jew iħallu xquq. Ma kienx qabel il-miġja tat-teknoloġija tal-lejżer li l-bnedmin finalment sabu ċavetta biex jirbħu dan is-“sultan tal-materjali”.
Għaliex il-lejżer jista' "jaqta'" d-djamanti?
Immaġina li tuża lenti biex tiffoka d-dawl tax-xemx biex tqabbad il-karta. Il-prinċipju tal-ipproċessar tad-djamanti bil-lejżer huwa simili, iżda aktar preċiż. Meta raġġ tal-lejżer b'enerġija għolja jirradja d-djamant, isseħħ "metamorfożi mikroskopika tal-atomu tal-karbonju":
1. Id-djamant jinbidel f'grafita: L-enerġija tal-lejżer tbiddel l-istruttura tal-wiċċ tad-djamant (sp³) f'grafita aktar ratba (sp²), eżatt bħalma djamant "jiddeġenera" istantanjament f'ċomb tal-lapes.
2. Il-grafita tiġi "evaporata": is-saff tal-grafita jissublima f'temperatura għolja jew jiġi mnaqqax bl-ossiġnu, u jħalli marki preċiżi tal-ipproċessar. 3. Avvanz ewlieni: difetti Fit-teorija, djamant perfett jista' jiġi pproċessat biss b'lejżer ultravjola (tul ta' mewġa <229 nm), iżda fir-realtà, id-djamanti artifiċjali dejjem ikollhom difetti żgħar (bħal impuritajiet u konfini tal-qamħ). Dawn id-difetti huma bħal "toqob" li jippermettu li d-dawl aħdar ordinarju (532 nm) jew il-lejżer infra-aħmar (1064 nm) jiġi assorbit. Ix-xjentisti jistgħu saħansitra "jikkmandaw" il-lejżer biex inaqqax disinn speċifiku fuq id-djamant billi jirregolaw id-distribuzzjoni tad-difetti.
Tip ta' lejżer: Evoluzzjoni minn "forn" għal "sikkina tas-silġ"
L-ipproċessar bil-lejżer jikkombina sistemi ta' kontroll numeriku tal-kompjuter, sistemi ottiċi avvanzati, u pożizzjonament tal-biċċiet tax-xogħol ta' preċiżjoni għolja u awtomatizzat biex jifforma ċentru ta' riċerka u pproċessar tal-produzzjoni. Applikat għall-ipproċessar tad-djamanti, jista' jikseb ipproċessar effiċjenti u ta' preċiżjoni għolja.
1. Ipproċessar bil-lejżer ta' mikrosekonda Il-wisa' tal-impuls tal-lejżer ta' mikrosekonda hija wiesgħa u ġeneralment hija adattata għall-ipproċessar mhux maħdum. Qabel ma tfaċċat it-teknoloġija tal-illokkjar tal-modalità, l-impulsi tal-lejżer kienu l-aktar fil-medda ta' mikrosekonda u nanosekonda. Bħalissa, hemm ftit rapporti dwar l-ipproċessar dirett tad-djamanti b'lejżers ta' mikrosekonda, u ħafna minnhom jiffokaw fuq il-qasam tal-applikazzjoni tal-ipproċessar back-end.
2. Ipproċessar bil-lejżer nanosekond Il-lejżers nanosekond bħalissa jokkupaw sehem kbir mis-suq u għandhom il-vantaġġi ta' stabbiltà tajba, spiża baxxa, u ħin qasir ta' pproċessar. Huma użati ħafna fil-produzzjoni tal-intrapriżi. Madankollu, il-proċess ta' ablazzjoni bil-lejżer nanosekond huwa termalment distruttiv għall-kampjun, u l-manifestazzjoni makroskopika hija li l-ipproċessar jipproduċi żona kbira affettwata mis-sħana.
3. Ipproċessar bil-lejżer pikosekonda L-ipproċessar bil-lejżer pikosekonda huwa bejn ablazzjoni b'ekwilibriju termali bil-lejżer nanosekonda u l-ipproċessar kiesaħ bil-lejżer femtosekonda. It-tul tal-impuls jitnaqqas b'mod sinifikanti, u dan inaqqas ħafna l-ħsara kkawżata miż-żona affettwata mis-sħana.
4. Ipproċessar bil-lejżer femtosekond It-teknoloġija tal-lejżer ultraveloċi ġġib magħha opportunitajiet għall-ipproċessar fin tad-djamanti, iżda l-ispiża għolja u l-ispiża tal-manutenzjoni tal-lejżers femtosekond jillimitaw il-promozzjoni tal-metodi tal-ipproċessar. Fil-preżent, ħafna mir-riċerka relatata għadha fl-istadju tal-laboratorju.
Konklużjoni
Minn “ma tistax taqta’” għal “tinqix kif tixtieq”, it-teknoloġija tal-lejżer għamletdjamant m'għadhiex "vażun" maqbud fil-laboratorju. Bl-iterazzjoni tat-teknoloġija, fil-futur nistgħu naraw: ċipep tad-djamanti li jxerrdu s-sħana fit-telefowns ċellulari, kompjuters kwantistiċi li jużaw djamanti biex jaħżnu l-informazzjoni, u anke bijosensuri tad-djamanti impjantati fil-ġisem tal-bniedem... Din iż-żifna tad-dawl u d-djamanti qed tbiddel ħajjitna.