- Diament, jeden z najtwardszych materiałów świata, traci atomy, kiedy znajdzie się pod wpływem promieni słonecznych - taką tezę postawili australijscy fizycy. Odkrycie nie okaże się przełomowe dla wielbicielek błyskotek. Może jednak stać się dobrodziejstwem dla tych, którzy zajmują się chociażby właściwościami optycznymi diamentów.
Wiele z najnowszych zastosowań diamentów, od emisji światła laserowego po komunikację kwantową i informatykę, wymaga wytworzenia na powierzchni diamentów maleńkich struktur. Fizycy z Uniwersytetu Macquire w Sydney, na czele z Richem Mildrenem, wykazali, że można to zrobić za pomocą promieni UV.
Diamenty reagują na promieniowanie UV
Diamenty rzeźbi się zazwyczaj laserem, w procesie zwanym ablacją, podczas którego wypala się atomy. Niestety - po takim wypaleniu zostają szorstkie ślady i uszkodzenia, które nadają powierzchni diamentu strukturę grafitu.
Mildren i jego koledzy pokazują, że przez zmniejszenie mocy laseru w procesie zwanym desorpcją, łatwiej jest uzyskać gładką powierzchnię. Na trop wpadli przypadkowo, podczas pracy nad laserami bazującymi na diamentach
- Chcieliśmy pokazać, że diamenty reagują chcoiażby na promieniowanie UV. Inne materiały tego nie potrafią - mówi Mildren.
Zespół wyprodukował diamentowy laser, który przez około 10 minut emituje promieniowanie UV. Po upływie tego czasu przestaje działać. - Okazało się, że podczas desorpcji atomów węgla, na powierzchni diamentu powstają małe dziurki - mówi Mildren.
Fizycy wciąż badają proces desorpcji, ale Mildren podaje już kilka swoich teorii. Żeby proces desorpcji zaszedł, na powierzchni diamentu muszą znajdować się atomy tlenu - brzmi pierwsza z jego tez. Potrzeba dwóch fotonów, żeby uwolnić atom węgla, zakłada dalej Mildren. Trzecia z jego teorii mówi, że kiedy dwa fotony uderzą w diament, w jego środku powstanie ekscyton, który w procesie dyfuzji przeniknie na zewnątrz i uwolni atom węgla.
Mikrogram diamentu zniknąłby dopiero po 1000 lat
Choć wcześniejsze badania pokazywały, że można "rzeźbić" w diamencie w taki sposób, odkrycie Mildrena jako pierwsze pokazało szczegóły tego procesu i uświadomiło fakt, że to, jak laser wpływa na powierzchnię diamentu jest zależne od jego siły. Jakkolwiek to dobra wiadomość, usunięcie mikrogramu diamentu trwałoby 1000 lat.
- Powolne tempo utraty atomów mocno wpływa na wydajność tego typu wykrawania na powierzchni diamentu - mówi Steve Prawer z Uniwersytetu w Melbeourne.
- Nie znaczy to wcale, że to nieprzydatne odkrycie. To bardziej technika szlifowania, niż wykrawania - dodaje.
Gładka, wyszlifowana powierzchnia diamentów jest szczególnie ważna dla emisji pojedynczych fotonów. Fotony generowane przez uszkodzenia w diamencie są emitowane we wszystkich kierunkach, więc wiele z nich się rozprasza.
- Przez takie właśnie rozpraszanie światła tracimy wszystko to, co uzyskaliśmy w toku badań - dadaje Prawer.
Autor: map/ms / Źródło: scientificamerican.com