Bilim İnsanları Elması Bile Çizebilecek Kadar Sert Cam Üretti

Bilim İnsanları Elması Bile Çizebilecek Kadar Sert Cam Üretti
ads

Atomik boyutlara inildiğinde, cam malzemeler karışık atom kümelerinden oluşur ve bu nedenle kolay kırılan bir yapıya sahiptirler. Çin Yanshan Üniversitesi’nden malzeme bilimciler, camdaki atomların nasıl düzenlenerek, elmasın sertliğiyle yarışacak ve hatta geçecek hale getirmenin bir yolunu buldu.

Malzemenin mekanik özellikleri akla geldiğinde, genelde maddenin atomlarının nasıl bağlandığı önem kazanır. İşte elmasın ünlü sertliği karbon atomunun dörtlü bağ yapısından (sp3 hibritleşmesi) kaynaklanır. Her atom bir yanındaki karbon atomuyla bağ yapar ve katı bir köprü oluşturur. İşte bu nedenle elektronların akım taşıyacak bir boşluğu kalmadığından, elmas iyi bir yalıtkan haline gelir.

Fakat camsı katılar genel olarak birbirini tekrarlayan yapılardan oluşmazlar. Sıvı parçacıkların sıcaklığı yeterince düştüğünde, tüm yapı aşağı-yukarı aynı olur.

Buna rağmen içeriklere bağlı olarak camsı malzemelerin şaşırtıcı derecede benzer olabilir. Ayrıca düzensiz hizalanmaları nedeniyle belli teknolojiler için optik ve mekanik özellikleri çok uygundur.

Metal tabanlı camlar ise metallerin sahip olmadığı kristal yapısına sahip olmakla beraber, halen iletken olabilirler.

Karbonun camsı halinin nasıl olacağını belirlemek ise ancak teorik bir tahminden ibaretti.

250000 atm Basınca Maruz Bıraktılar

İşte Yanshan Üniversitesi’nden araştırmacılar karbon atomlarından bucky küreleri (buckyball) adı verilen molekülleri 25 gigapaskal(250,000 atm) basınç altında sıkıştırdı ve sonra onları 1,000 0C ila 1,200 0C arasında pişirdi.

Sonra AM-I, AM-II ve AM-II adını verdiği üç ürün üretti. Araştırmacılar bu malzemeleri test ederek, atomların bağlanma haritasını çıkardığında, bütün malzemelerin şekilsiz silikonla kıyaslanabilecek kadar iyi yarıiletken olduğunu gösterdi.

Mekanik özelliklere gelince, gerçekten inanılmaz bir özellik keşfettiler.

Elmas karakteristik açıdan bilinen en sert nesnedir. Sert malzemelerin sertliği Vickers sertlik testiyle ölçülür ve malzemeye basmak içinse elmas uç kullanır. Daha sert malzeme, daha yüksek basınç uygular mantığından yola çıkılır.

Doğal veya yapay bir elması çizmek için 60 ila 100 gigapaskal güç gerekir. 

İşte camsı AM-III malzemesi ölçüldüğünde, 110 ila 116 gigapaskal arasında Vickers sertlik testine dayandığı gözlendi. Bu şimdiye kadar gözlenen en sert, şekilsiz katı oluyor. Doğal bir pırlanta üzerinde bir çizgi bırakabiliyor.

Şimdilik ticari açıdan kullanmak için çok pahalı olsa da zamanla yüksek basınçta kullanılan silisyum transistörlerin yerini alabilir.

Bu deneysel cam teknolojisi, belki grafen gibi karbon allotroplarında kullanılabilir.

Şimdilik AM-III’ün ne amaçla kullanılabileceğini düşünmek zor olsa da belki de gelecekte elektrik ve elektronik mühendislerinin en iyi arkadaşı olabilir.

Araştırma National Science Review dergisinde yayınlandı.

Kaynak :

https://www.sciencealert.com/this-record-new-type-of-glass-is-so-hard-it-can-even-scratch-diamond

ads

Leave a Comment

Your email address will not be published.

ads

You may like

ads
In the news
Load More
ads