Diamante laserrez “tailatua”: material gogorrena argiarekin konkistatzea
Diamanteanaturako substantziarik gogorrena da, baina ez da bitxiak bakarrik. Material honek kobrea baino bost aldiz azkarragoa den eroankortasun termikoa du, bero eta erradiazio muturrekoak jasan ditzake, argia transmititu dezake, isolatu eta erdieroale bihur daiteke ere. Hala ere, "superbotere" hauek dira diamantea prozesatzeko "zailena" den material bihurtzen dutenak: tresna tradizionalek ezin dute moztu edo pitzadurak utzi. Laser teknologiaren etorrerara arte ez zuten gizakiek azkenean "materialen errege" hau konkistatzeko gakoa aurkitu.
Zergatik "moztu" dezake laserrak diamantea?
Imajinatu lupa bat erabiltzen duzula eguzki-argia fokatzeko papera pizteko. Diamantea laserrez prozesatzeko printzipioa antzekoa da, baina zehatzagoa. Energia handiko laser izpi batek diamantea irradiatzen duenean, "karbono atomoaren metamorfosi" mikroskopiko bat gertatzen da:
1. Diamantea grafito bihurtzen da: Laser energiak diamantearen gainazaleko egitura (sp³) grafito bigunago (sp²) bihurtzen du, diamante bat arkatz min bihurtzen den bezala.
2. Grafitoa “lurrundu” egiten da: grafito geruza sublimatu egiten da tenperatura altuan edo oxigenoak grabatzen du, prozesatzeko marka zehatzak utziz. 3. Aurrerapen nagusia: akatsak Teorian, diamante perfektua laser ultramorearekin bakarrik prozesatu daiteke (uhin-luzera <229 nm), baina errealitatean, diamante artifizialek beti izaten dituzte akats txikiak (hala nola, ezpurutasunak eta ale-mugak). Akats hauek “zulo” bezalakoak dira, eta ohiko argi berdea (532 nm) edo laser infragorria (1064 nm) xurgatzea ahalbidetzen dute. Zientzialariek laserrari diamantean eredu espezifiko bat zizelkatzeko “agindu” ere egin diezaiokete, akatsen banaketa erregulatuz.
Laser mota: "Labetik" "izotz-labanara" bilakaera
Laser bidezko prozesamenduak ordenagailu bidezko kontrol numerikoko sistemak, sistema optiko aurreratuak eta zehaztasun handiko eta automatizatutako piezen kokapena konbinatzen ditu ikerketa eta ekoizpen prozesatzeko zentro bat osatzeko. Diamanteen prozesamenduari aplikatuta, prozesamendu eraginkorra eta zehaztasun handikoa lor dezake.
1. Mikrosegundoko laser bidezko prozesamendua Mikrosegundoko laser pultsuen zabalera zabala da eta normalean egokia da prozesamendu zakarra egiteko. Modu blokeatzaileen teknologia agertu aurretik, laser pultsuak gehienbat mikrosegundo eta nanosegundo tartean zeuden. Gaur egun, mikrosegundoko laserrekin diamante bidezko prozesamenduari buruzko txosten gutxi daude, eta gehienak atzeko muturreko prozesamenduaren aplikazio eremuan oinarritzen dira.
2. Nanosegundoko laser bidezko prozesamendua Nanosegundoko laserrek merkatu-kuota handia dute gaur egun eta egonkortasun ona, kostu baxua eta prozesatzeko denbora laburra dituzte. Oso erabiliak dira enpresen ekoizpenean. Hala ere, nanosegundoko laser bidezko ablazio-prozesua termikoki suntsitzailea da laginarentzat, eta makroskopikoki adierazten da prozesamenduak beroak eragindako eremu handi bat sortzen duela.
3. Pikosegundoko laser bidezko prozesamendua Pikosegundoko laser bidezko prozesamendua nanosegundoko laser bidezko oreka termikoaren ablazioaren eta femtosegundoko laser bidezko prozesamendu hotzaren artean dago. Pultsuaren iraupena nabarmen murrizten da, eta horrek beroak eragindako eremuak eragindako kaltea asko murrizten du.
4. Femtosegundoen laser bidezko prozesamendua Laser teknologia ultra-azkarrak diamanteen prozesamendu finaren aukerak eskaintzen ditu, baina femtosegundoen laserren kostu eta mantentze-kostu handiak prozesatzeko metodoen sustapena mugatzen du. Gaur egun, ikerketa gehienak laborategiko fasean daude oraindik.
Ondorioa
«Ebaki ezinetik» «nahi bezala zizelkatzera» iritsi da laser teknologiadiamantea ez da gehiago laborategian harrapatutako "lorontzi" bat. Teknologiaren iterazioarekin, etorkizunean ikus ditzakegu: telefono mugikorretan beroa xahutzen duten diamantezko txipak, informazioa gordetzeko diamanteak erabiltzen dituzten ordenagailu kuantikoak, eta baita giza gorputzean txertatutako diamantezko biosentsoreak ere... Argiaren eta diamanteen dantza honek gure bizitzak aldatzen ari da.