"Gdhendje" me lazer e diamantit: pushtimi i materialit më të fortë me dritë
Diamantështë substanca më e fortë në natyrë, por nuk është vetëm bizhuteri. Ky material ka një përçueshmëri termike pesë herë më të shpejtë se bakri, mund t'i rezistojë nxehtësisë dhe rrezatimit ekstrem, mund të transmetojë dritën, të izolojë dhe madje mund të transformohet në një gjysmëpërçues. Megjithatë, janë këto "superfuqi" që e bëjnë diamantin materialin "më të vështirë" për t'u përpunuar - mjetet tradicionale ose nuk mund ta presin atë ose lënë çarje. Vetëm deri në ardhjen e teknologjisë lazer, njerëzit më në fund gjetën një çelës për të pushtuar këtë "mbret të materialeve".
Pse lazeri mund ta “prejë” diamantin?
Imagjinoni të përdorni një xham zmadhues për të fokusuar rrezet e diellit për të ndezur letrën. Parimi i përpunimit me lazer të diamantit është i ngjashëm, por më i saktë. Kur një rreze lazeri me energji të lartë rrezaton diamantin, ndodh një "metamorfozë e atomit të karbonit" mikroskopike:
1. Diamanti shndërrohet në grafit: Energjia e lazerit e ndryshon strukturën sipërfaqësore të diamantit (sp³) në grafit më të butë (sp²), ashtu si një diamant “degjeneron” menjëherë në një majë lapsi.
2. Grafiti “avullohet”: shtresa e grafitit sublimohet në temperaturë të lartë ose gdhendet nga oksigjeni, duke lënë gjurmë të sakta përpunimi. 3. Një përparim kyç: defektet Në teori, diamanti perfekt mund të përpunohet vetëm me lazer ultravjollcë (gjatësi vale <229 nm), por në realitet, diamantet artificiale gjithmonë kanë defekte të vogla (siç janë papastërtitë dhe kufijtë e kokrrizave). Këto defekte janë si “vrima” që lejojnë që drita e zakonshme jeshile (532 nm) ose lazeri infra të kuq (1064 nm) të absorbohet. Shkencëtarët madje mund ta “urdhërojnë” lazerin të gdhendë një model specifik në diamant duke rregulluar shpërndarjen e defekteve.
Lloji i lazerit: Evolucioni nga "furra" në "thikë akulli"
Përpunimi me lazer kombinon sistemet e kontrollit numerik kompjuterik, sistemet optike të përparuara dhe pozicionimin e saktë dhe të automatizuar të pjesës së punës për të formuar një qendër përpunimi kërkimor dhe prodhimi. I aplikuar në përpunimin e diamanteve, mund të arrijë përpunim efikas dhe me saktësi të lartë.
1. Përpunimi me lazer mikrosekondash Gjerësia e pulsit të lazerit mikrosekondash është e gjerë dhe zakonisht është e përshtatshme për përpunim të përafërt. Përpara shfaqjes së teknologjisë së bllokimit të modalitetit, pulset e lazerit ishin kryesisht në diapazonin e mikrosekondave dhe nanosekondave. Aktualisht, ka pak raportime mbi përpunimin e drejtpërdrejtë të diamantit me lazer mikrosekondash, dhe shumica e tyre përqendrohen në fushën e aplikimit të përpunimit në prapavijë.
2. Përpunimi me lazer nanosekondash Lazerët nanosekondash aktualisht zënë një pjesë të madhe të tregut dhe kanë avantazhet e stabilitetit të mirë, kostos së ulët dhe kohës së shkurtër të përpunimit. Ato përdoren gjerësisht në prodhimin e ndërmarrjeve. Megjithatë, procesi i ablacionit me lazer nanosekondash është termikisht shkatërrues për mostrën, dhe manifestimi makroskopik është se përpunimi prodhon një zonë të madhe të prekur nga nxehtësia.
3. Përpunimi me lazer pikosekondësh Përpunimi me lazer pikosekondësh është midis ablacionit të ekuilibrit termik me lazer nanosekondësh dhe përpunimit të ftohtë me lazer femtosekondësh. Kohëzgjatja e pulsit zvogëlohet ndjeshëm, gjë që zvogëlon shumë dëmin e shkaktuar nga zona e prekur nga nxehtësia.
4. Përpunimi me lazer femtosekondë Teknologjia ultra e shpejtë e lazerit sjell mundësi për përpunimin e imët të diamantit, por kostoja e lartë dhe kostoja e mirëmbajtjes së lazerëve femtosekondë kufizojnë promovimin e metodave të përpunimit. Aktualisht, shumica e hulumtimeve përkatëse mbeten në fazën laboratorike.
Përfundim
Nga "pamundësia për të prerë" në "gdhendje sipas dëshirës", teknologjia lazer ka bërë qëdiamant jo më një “vazo” e bllokuar në laborator. Me përsëritjen e teknologjisë, në të ardhmen mund të shohim: çipa diamanti që shpërndajnë nxehtësinë në telefonat celularë, kompjuterë kuantikë që përdorin diamante për të ruajtur informacion dhe madje edhe biosensorë diamanti të implantuar në trupin e njeriut… Ky valle drite dhe diamantesh po na ndryshon jetën.