Αύγουστος 2007
7,50 € 
Επιλογή Τεύχους


Χαράσσοντας το διαμάντι
Γνωστό ως το σκληρότερο υλικό, το διαμάντι είναι ιδανικό για την κοπή πετρωμάτων και άλλων σκληρών υλικών. Έχει όμως μεγάλο κόστος και φθείρεται όταν χρησιμοποιείται στην επεξεργασία του χάλυβα και άλλων σιδηρούχων μετάλλων, εξαιτίας αντιδράσεων οι οποίες παράγουν πιο μαλακά καρβίδια σιδήρου. Για την κοπή χάλυβα, η ορθή επιλογή είναι το κυβικής δομής αζωτούχο βόριο, το οποίο έχει την ίδια σχεδόν σκληρότητα, αντέχοντας πίεση ίση με 40 έως 50 γιγαπασκάλ, σε σύγκριση με την πίεση των 70 έως 100 γιγαπασκάλ που αντέχει το διαμάντι. Η παρασκευή όμως της εν λόγω ουσίας απαιτεί υψηλές θερμοκρασίες (1.500 βαθμοί Κελσίου) και εξαιρετικά μεγάλες πιέσεις (5 γιγαπασκάλ) ―στοιχεία που την καθιστούν δαπανηρή.

Μια μέθοδος, η οποία πραγματοποιείται σε χαμηλές πιέσεις, προσφέρει έναν λιγότερο δαπανηρό τρόπο παρασκευής εξαιρετικά σκληρών υλικών. «Επιθυμούσαμε να σχεδιάσουμε νέα σκληρά υλικά, παρά να τα ανακαλύψουμε χρησιμοποιώντας μεθόδους δοκιμής και λάθους», δηλώνει η φυσικοχημικός Sarah Tolbert, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λος Αντζελες. Η σκληρότητα του διαμαντιού και του αζωτούχου βορίου οφείλεται στους βραχείς ομοιοπολικούς δεσμούς τους, οι οποίοι διατηρούν τα συστατικά τους άτομα ισχυρά συνδεδεμένα και ακλόνητα στις θέσεις τους. Κάποια εξαιρετικά ασυμπίεστα μέταλλα είναι άκαμπτα στις δύο διαστάσεις: αντιστέκονται στη σύνθλιψη ―τα ηλεκτρόνια που τα απαρτίζουν απωθούνται ισχυρά μεταξύ τους―, όμως είναι σχετικά μαλακά διότι τα άτομά τους είναι διατεταγμένα σε στρώματα τα οποία μπορούν να ολισθαίνουν το ένα πάνω από το άλλο. Η Tolbert και οι συνάδελφοί της κατάφεραν να καταστήσουν πιο σκληρά τα εν λόγω μέταλλα, εισάγοντας εντός του υλικού ένα άλλο στοιχείο, το οποίο δημιουργεί ομοιοπολικούς δεσμούς με τα άτομα των στρωμάτων, αποτρέποντας την ολίσθηση μεταξύ τους, χωρίς παράλληλα το υλικό να παύει να είναι ασυμπίεστο.

Το 2005, τα μέλη της ομάδας συνδύασαν μέταλλο όσμιο με βόριο στους 1.000 βαθμούς Κελσίου και πίεση περιβάλλοντος προκειμένου να κατασκευάσουν υλικό το οποίο είναι τόσο ασυμπίεστο και σχεδόν τόσο σκληρό όσο το διαμάντι. Αναφέρουν μάλιστα ότι α-ντικαθιστώντας το όσμιο με το λιγότερο δαπανηρό ρήνιο παρασκεύασαν το διβορίδιο του ρηνίου, το οποίο είναι αρκετά σκληρό (αντέχει σε πίεση περίπου 48 γιγαπασκάλ) ―τόσο ώστε να μπορεί να χαράξει το διαμάντι― και σχεδόν το ίδιο ασυμπίεστο με το διαμάντι. Η παραπάνω μέθοδος θα οδηγήσει σε ακόμη λιγότερο δαπανηρές και εξαιρετικά σκληρές ενώσεις.