Bahan tersulit di dunia: berlian, gambar: FHM / pixelio.de
Membaca sebuah tim peneliti Jerman telah menemukan mengapa berlian - setelah semua, bahan yang paling sulit di dunia - bahkan digiling: Ketika dipoles, permukaannya begitu lembut, ia terbentuk di antara batu dan pecahan berlian dari roda gerinda, lapisan di mana masing-masing atom karbon sangat banyak Lapisan ini kemudian dapat dihilangkan baik secara mekanis dengan bantuan cakram atau secara kimiawi dengan aksi oksigen atmosfer. "Pada saat berlian menjadi tanah, berlian tidak lagi menjadi berlian, " kata Michael Moseler dari Institut Fraunhofer untuk Mekanika Bahan di Freiburg, merangkum hasil penelitian. Para peneliti mampu menunjukkan ini dengan bantuan perhitungan rumit di mana mereka mensimulasikan perilaku mekanika kuantum dari atom karbon individu. Di masa depan, metode ini juga akan menjawab pertanyaan-pertanyaan lain yang belum terjawab pada proses gesekan antar padatan. Karena kekerasannya yang ekstrem, berlian sering digunakan dalam industri sebagai alat pemotong dan sebagai komponen pasta pemoles. Tapi itu juga diminati sebagai batu permata: selama berabad-abad pengrajin yang berpengalaman menggiling dan memoles berlian kasar menjadi berlian dan bentuk lainnya - dengan bantuan keping berlian pada cakram besi cor. Namun, ada kebutuhan untuk insting: berlian tidak bisa dipoles sama baiknya di setiap sisi. Beberapa aspek mudah dibentuk dan halus dan tanpa cacat, sementara yang lain tampaknya menolak pengamplasan. Juga sangat sulit untuk menghasilkan permukaan berkualitas baik di tempat-tempat seperti itu. Para ilmuwan telah lama mencari penjelasan untuk fenomena ini - juga jawaban untuk pertanyaan yang bahkan lebih mendasar tentang mengapa permukaan berlian keras pernah menanggapi pemrosesan dengan serpihan dari bahan yang sama. Moseler dan rekan-rekannya mengembangkan metode perhitungan baru yang memungkinkan mereka untuk menentukan kapan dan bagaimana atom terlepas dari permukaan berlian.

Mereka menemukan bahwa gesekan cepat antara serpihan berlian dan intan kasar selama penggilingan menciptakan lapisan karbon baru yang kurang padat pada intan kasar. Di dalamnya, atom-atom tidak lagi diatur secara ketat dalam bidang seperti pada kristal, tetapi agak membingungkan. Selama pemolesan, lapisan lunak kemudian dihilangkan dengan dua cara: Pertama, kepingan intan tajam pada roda gerinda menghilangkan partikel karbon kecil. Di sisi lain, oksigen dari udara dapat menyerang atom karbon pada lapisan baru, karena ikatan mereka dengan tetangga mereka jauh lebih lemah daripada sebelumnya dalam kisi kristal. Akibatnya, atom karbon menghilang dari padatan, sehingga dapat dikatakan, karena gas karbon dioksida terbentuk.

Model ini juga dapat menjelaskan perbedaan dalam hasil pemolesan pada sisi batu yang berbeda: lapisan lunak tidak selalu membentuk kecepatan yang sama di mana-mana. Di mana ia terbentuk dengan cepat, berlian itu mudah digiling, dan di mana ia terbentuk hanya dengan ragu-ragu, pemesinannya agak sulit. Faktor penentu adalah bagaimana berbagai tingkat kristal berlian diorientasikan ke roda gerinda. Oleh karena itu membuat perbedaan apakah bidang kristal tegak lurus terhadap permukaan gerinda atau apakah cakram agak miring memenuhi permukaan kristal, para peneliti menemukan.

Hasilnya tidak hanya tonggak dalam penelitian berlian, kata Peter Gumbsch, Direktur di Institut Fraunhofer untuk Mekanika Bahan: Mereka juga menunjukkan bagaimana proses gesekan dan keausan dapat dijelaskan secara tepat dengan metode modern. Pertanyaan tentang bagaimana mungkin untuk memproses berlian, bagaimanapun, hanya satu dari banyak pertanyaan yang belum terjawab dari ilmu material, ia menekankan. pameran

Michael Moseler (Institut Fraunhofer untuk Mekanika Material di Freiburg) et al.: Bahan Alam, doi: 10.1038 / nmat2902 dapd / science.de? Peggy Freede

© science.de

Direkomendasikan Pilihan Editor