در زمینه کاربردهای الماس، نرخ کاهش اتم‌ها به اندازه‌ای نیست که جواهرسازان یا دارندگان حلقه‌های برلیان را نگران کند، اما این کشف می‌تواند راهی برای محققان باشد تا از خواص استثنایی اپتیکی و الکترونیکی الماس بهره‌برداری کنند.
مصارف جدید الماس از کاربرد آن در تابش‌های لیزری تا استفاده در ارتباطات و محاسبات کوانتومی نیازمند ساختارهای ریزی در ابعاد میکرو و نانو بر روی سطح الماس هستند.
ریچ میلدرن و گروهش در دانشگاه مک‌گوایر سیدنی نشان داده‌اند که استفاده از پرتوهای فرابنفش راهی موثر برای ساختاردهی روی سطح الماس است.
عملیات لیزر قلم زنی عموما برای تغییر شکل الماس‌ها استفاده می‌شود و در این فرآیند، اتم‌های سطح الماس تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند و سطح ناهمواری به وجود می‌آید که بیشتر به گرافیت شباهت دارد تا الماس.
دانستنی های جالب در مورد الماس
طبق گزارشی که در خبرنامه انجمن فیزیک منتشر شده است، محققان از جمله میلدرن و همکارانش، در حین بهبود ویژگی‌های لیزرهای ساخته‌شده از الماس، به‌طور کاملا تصادفی متوجه شدند که با استفاده از پرتو تابشی، فرآیندی به نام جداشدگی (desorption) رخ می‌دهد و اتم‌های برانگیخته شده روی سطح الماس ناپدید می‌شوند، در نتیجه سطح صاف و تراش خورده‌ای به جای می‌ماند.
میلدرن اظهار داشت: “هدف ما این بود که نشان دهیم الماس (که در اینجا به‌عنوان ماده‌ای در لیزر استفاده می‌شود) قادر است در موج‌های طولانی کار کند که سایر مواد قادر به آن نیستند، به‌ویژه فرابنفش.”
این گروه موفق شد لیزری از جنس الماس بسازد که اشعه فرابنفش را انتشار می‌دهد، اما چالش زمان کارکرد طولانی این لیزر است، که پس از ۱۰ دقیقه از کار متوقف می‌شود.
میلدرن توضیح می‌دهد که به نظر می‌رسد با ایجاد سوراخ‌های کوچک بر روی سطح الماس، اتم‌های کربن آزاد شده و به نتیجه جداشدگی می‌انجامد.
معمای غیر قابل حل الماس
مطالعات انجام شده توسط میلدرن و همکارانش، که در نشریه مواد اپتیکی (Express Material Optical) منتشر شده است، نشان می‌دهد که فرآیند جداشدگی اتم‌ها در سطح الماس می‌تواند به دو نحو اتفاق بیفتد.
یکی از نظریه‌ها آماده شده توسط میلدرن، ادعا می‌کند که فرآیند جداشدگی نیازمند پوشاندن سطح الماس با اتم‌های اکسیژن است.
در نظریه دیگر، میلدرن تعیین می‌کند که برای آزاد شدن یک اتم کربن، دو فوتون نیاز هستند. وقتی دو فوتون به سطح الماس می‌رسند، یک برانگیختگی در سطح الماس به‌وجود می‌آید و جفت الکترون و حفره برانگیخته‌شده درون الماس، تابش می‌کنند و در نهایت این فرآیند می‌تواند اتم کربن را آزاد کند.
میلدرن بیان می‌کند: انرژی برانگیختگی بیشتر از انرژی موردنیاز برای ناپدید شدن یک مولکول مونواکسید کربن است. همچنین احتمالاً اشعه فرابنفش می‌تواند مستقیماً از سطح الماس منتشر شود که باعث شکستگی قیود می‌شود و مونواکسید کربن آزاد می‌شود.
پروژه میلدرن برای اولین بار به جزییات فرآیند قلم‌زنی می‌پردازد و نشان می‌دهد که ارتباط بین نرخ جذب دو فوتون و سرعت قلم‌زنی (یعنی خراش‌دادن سطح) به‌طور خطی قوی است، که این امکان را فراهم می‌کند تا نرخ خراش‌دادن را کنترل کنیم.
این فرآیند آزادسازی کربن حتی می‌تواند زیر نور خورشید رخ دهد. با این حال، سرعت آهسته‌ی از دست دادن اتم‌ها امکان استفاده از این روش به عنوان یک تکنیک برای صیقل‌دادن سطح الماس را محدود می‌کند، به طوری‌که حتی برای یک لامپ فرابنفش جیوه در آزمایشگاه، ده بیلیون سال زمان لازم است تا یک میکروگرم از الماس از بین برود.
استیون پراور (Prawer Steven) اظهار می‌کند که این سرعت بسیار آهسته‌ی از دست دادن اتم‌ها، امکان استفاده کاربردی از این روش را برای صیقل‌دادن سطح الماس محدود می‌کند.
نکات جالب در مورد الماس
استیون پراور، سرپرست تحقیقات مواد در دانشگاه ملبورن استرالیا، به شدت اعتقاد دارد که گفتن این جمله که استفاده از این روش غیرمناسب است، صحیح نمی‌باشد. او معتقد است که با ترکیب این روش با روش فرسایش، می‌توان سطح خراشیده‌شده را به صورت صاف و صیقل‌داده شده تهیه کرد.
پراور برای اولین بار سعی دارد در زمینه ارتباطات کوانتومی و انتقال اطلاعات با استفاده از لیزرهای ساخته‌شده از الماس، که تک فوتون ساطع می‌کنند، استفاده کند و برای این منظور، داشتن سطح صاف برای الماس استفاده‌شده ضروری است.
وی بیان می‌کند: برای جذب نور داخل موجبر فوتون تولید می‌کنیم، اما نشانه‌گذاری روی موجبر باعث ایجاد سطح ناهموار می‌شود که باعث پراکندگی نور می‌شود و به این معناست که با استفاده از این روش نتایج مطلوب به دست نمی‌آوریم. با ترکیب این روش با روش فرسایش، می‌توان سطح را به‌طور صاف و مناسب صیقل داده و نتایج بهتری بدست آورد.
نظرات کاربران