Cięcie diamentu

Sama technika cięcia i polerowania kamieni nie zmieniła się od przeszło 500 lat – żelazne koło szlifierskie pokrywa się mieszaniną oliwy i diamentowego pyłu. Samo polerowanie wymaga ogromnych umiejętności – przyłożenie diamentu pod złym kątem albo wygładzanie go w niewłaściwym kierunku może natychmiast zniszczyć klejnot.

Do tej pory uczeni sądzili, że okruchy na kole szlifierskim po prostu odrywają od powierzchni mikroskopijne fragmenty diamentu, jednak podczas procesu na narzędziach pozostawało trochę bezpostaciowej substancji, nieskładającej się z fragmentów obrabianego kryształu.

Badacze odtworzyli więc strukturę atomową diamentu i zbudowali komputerowy model odwzorowujący zachowanie wszystkich biorących udział w procesie materiałów. Kiedy pokryte diamentowym pyłem koło szlifierskie oraz powierzchnia kryształu stykają się po raz pierwszy, tworzą się pomiędzy nimi silne wiązania chemiczne, budujące amorficzną warstwę atomów węgla o właściwościach zbliżonych do cieczy. Warstwa ta, znajdująca się pomiędzy kryształami, jest wysoce reaktywna, kiedy zostaje zdjęta przez poruszające się ziarno na tarczy szlifierskiej, odsłaniają się długie łańcuchy węglowe na powierzchni diamentu, które zostają wystawione na działanie tlenu atmosferycznego. Tlen wiąże uwolnione atomy węgla w formie dwutlenku węgla i w ten sposób wraz z pseudocieczą są usuwane z powierzchni kryształu.

Symulacja wyjaśniła też, dlaczego kierunek szlifowania ma takie znaczenie – siatka krystaliczna diamentu w pewnych kierunkach tworzy tak silne wiązania pomiędzy atomami węgla, że opierają się działaniu reakcji opisanych przez badaczy i dochodzi do uszkodzenia.

Badania nad diamentem to nie tylko wyraz zainteresowania inżynierów biżuterią – kryształy, w tym diamenty mają ogromne znaczenie w elektronice, optyce, oraz dla badań nad nowymi, odpornymi materiałami ceramicznymi. Uczeni z Freiburga woleliby sprawdzać swoje teorie na prawdziwym materiale, ale skromna...
[pozostało do przeczytania 5% tekstu]
Dostęp do artykułów: