Diamante "scultore" laser: cunquistà u materiale più duru cù a luce

Diamantehè a sustanza a più dura in natura, ma ùn hè micca solu ghjuvelli. Stu materiale hà una cunduttività termica cinque volte più veloce di u rame, pò sustene u calore è a radiazione estremi, pò trasmette a luce, isolà, è pò ancu esse trasfurmatu in un semiconduttore. Tuttavia, sò sti "superpoteri" chì rendenu u diamante u materiale "u più difficiule" da trasfurmà - l'arnesi tradiziunali ùn ponu micca tagliallu o lascià crepe. Ùn hè statu chè cù l'avventu di a tecnulugia laser chì l'omu hà finalmente trovu una chjave per cunquistà stu "rè di i materiali".

Perchè u laser pò "taglià" i diamanti?

Imaginete d'utilizà una lente d'ingrandimentu per fucalizà a luce solare per accende a carta. U principiu di u trattamentu laser di i diamanti hè simile, ma più precisu. Quandu un raghju laser d'alta energia irradia i diamanti, si verifica una "metamorfosi microscopica di l'atomu di carbonu":

1. U diamante si trasforma in grafite: L'energia laser cambia a struttura superficiale di u diamante (sp³) in grafite più dolce (sp²), cum'è un diamante chì "degenera" istantaneamente in una mina di matita.

2. A grafite hè "evaporata": u stratu di grafite si sublima à alta temperatura o hè incisu da l'ossigenu, lascendu marchi di trasfurmazione precisi. 3. Svolta chjave: difetti In teoria, u diamante perfettu pò esse trasfurmatu solu da laser ultraviolettu (lunghezza d'onda <229 nm), ma in realtà, i diamanti artificiali anu sempre picculi difetti (cum'è impurità è limiti di granu). Quessi difetti sò cum'è "buchi" chì permettenu à assorbe a luce verde ordinaria (532 nm) o u laser infrarossu (1064 nm). I scientifichi ponu ancu "cumandà" u laser per sculpisce un mudellu specificu nantu à u diamante regulendu a distribuzione di i difetti.

Tipu di laser: Evoluzione da "fornu" à "cultellu di ghiaccio"

A trasfurmazione laser combina sistemi di cuntrollu numericu per computer, sistemi ottici avanzati è pusizziunamentu automatizatu è di alta precisione di i pezzi di travagliu per furmà un centru di ricerca è di trasfurmazione di pruduzzione. Applicatu à a trasfurmazione di i diamanti, pò ottene una trasfurmazione efficiente è di alta precisione.

1. Trasfurmazione laser à microsecondi A larghezza di l'impulsu laser à microsecondi hè larga è hè generalmente adatta per a trasfurmazione grossolana. Prima di l'emergenza di a tecnulugia di bloccu di modu, l'impulsi laser eranu principalmente in a gamma di microsecondi è nanosecondi. Attualmente, ci sò pochi rapporti nantu à a trasfurmazione diretta di diamanti cù laser à microsecondi, è a maiò parte di elli si focalizanu nantu à u campu di l'applicazione di trasfurmazione back-end.

2. Trasfurmazione laser à nanosecondi I laser à nanosecondi occupanu attualmente una grande quota di mercatu è anu i vantaghji di una bona stabilità, un costu bassu è un tempu di trasfurmazione cortu. Sò largamente usati in a pruduzzione d'impresa. Tuttavia, u prucessu di ablazione laser à nanosecondi hè termicamente distruttivu per u campione, è a manifestazione macroscopica hè chì a trasfurmazione produce una grande zona affettata da u calore.

3. Trasfurmazione laser à picosecondi A trasfurmazione laser à picosecondi hè trà l'ablazione d'equilibriu termicu laser à nanosecondi è a trasfurmazione à fretu laser à femtosecondi. A durata di l'impulsu hè significativamente ridutta, ciò chì riduce assai i danni causati da a zona affettata da u calore.

4. Trasfurmazione laser à femtosecondi A tecnulugia laser ultraveloce offre opportunità per a trasfurmazione fina di i diamanti, ma l'altu costu è u costu di mantenimentu di i laser à femtosecondi limitanu a prumuzione di i metudi di trasfurmazione. Attualmente, a maiò parte di a ricerca cunnessa hè sempre in fase di laburatoriu.

Cunclusione

Da "impossibilità di taglià" à "sculpisce à vuluntà", a tecnulugia laser hà fattudiamante ùn hè più un "vasu" intrappulatu in u laburatoriu. Cù l'iterazione di a tecnulugia, in u futuru pudemu vede: chips di diamanti chì dissipanu u calore in i telefoni cellulari, computer quantichi chì utilizanu diamanti per almacenà l'infurmazioni, è ancu biosensori di diamanti impiantati in u corpu umanu... Sta danza di luce è diamanti cambia a nostra vita.