Bahan manakah yang lebih keras daripada berlian?

Sesetengah bahan seperti lonsdaleite mungkin lebih keras daripada berlian tetapi tidak wujud dalam kuantiti yang banyak atau mempunyai kegunaan yang meluas.

Berlian boleh mencalar hampir apa sahaja. Foto: Business Standard — Berlian boleh mencalar hampir apa sahaja. Foto: *Business Standard*

Berlian dihargai kerana kekerasannya. Sebagai perhiasan, ia boleh bertahan untuk generasi dan kekal tanpa calar walaupun haus dan lusuh setiap hari. Sebagai bilah atau mata gerudi, ia boleh menembusi hampir semua benda tanpa patah. Dalam bentuk serbuk, berlian menggilap batu permata, logam, dan banyak bahan lain. Jadi mencari bahan yang lebih keras daripada berlian adalah sukar, menurut Live Science .

Berlian masih merupakan bahan yang paling sukar untuk kebanyakan tujuan praktikal, kata Richard Kaner, seorang ahli kimia bahan di University of California, Irvine. Terdapat cara untuk membuat berlian lebih keras daripada berlian standard, dan bahan lain secara teorinya mungkin lebih keras daripada berlian, tetapi ia tidak wujud dalam bentuk yang boleh anda pegang di tangan anda atau gunakan secara bersama.

Walaupun orang yang memakai perhiasan berlian boleh membuktikan ketahanannya, konsep "kekerasan" adalah sangat khusus, kata Paul Asimow, ahli geokimia di Institut Teknologi California (Caltech). Ia sering dikelirukan dengan sifat lain seperti kekakuan atau ketahanan. Ini tidak selalunya perkara yang sama seperti kekerasan lekukan. Berlian, sebagai contoh, mempunyai kekerasan lekukan yang sangat tinggi tetapi hanya kekerasan lentur sederhana. Berlian mudah pecah di sepanjang muka kristal, iaitu cara tukang emas mencipta berlian yang cantik dan bermuka.

Para saintis mengukur kekerasan lekukan dalam beberapa cara berbeza. Ahli geologi sering bergantung pada skala perbandingan Mohs, satu cara untuk mengenal pasti mineral di lapangan berdasarkan sama ada ia menggaru. Berlian ialah 10, paling tinggi pada skala Mohs, bermakna ia boleh mencalarkan hampir apa sahaja. Dalam makmal, saintis bahan bergantung pada ukuran yang lebih tepat yang dipanggil ujian kekerasan Vickers, yang menentukan kekerasan bahan berdasarkan daya yang diperlukan untuk membuat lekukan dengan titik, sama seperti menekan pensel ke dalam pemadam.

Berlian diperbuat daripada atom karbon yang disusun dalam kekisi padu, dihubungkan bersama oleh ikatan kimia yang pendek dan kuat. Struktur ini memberikan kekerasan lekukan cirinya. Kebanyakan bahan yang lebih keras daripada berlian terhasil daripada sedikit perubahan pada struktur kristal berlian biasa, atau dengan menggantikan beberapa atom karbon dengan boron atau nitrogen.

Satu pesaing untuk tajuk bahan paling sukar ialah lonsdaleite. Seperti berlian, lonsdaleite diperbuat daripada atom karbon, tetapi ia disusun dalam struktur kristal heksagon dan bukannya satu kubik. Sehingga baru-baru ini, lonsdaleite hanya ditemui dalam jumlah yang sangat kecil, kebanyakannya di dalam meteorit, dan tidak jelas sama ada ia boleh diklasifikasikan sebagai bahan sendiri atau jika ia hanya kecacatan pada struktur kristal berlian standard.

Baru-baru ini, sepasukan saintis menemui hablur lonsdaleite bersaiz mikron (satu mikron ialah 1/1,000 milimeter) dalam meteorit. Ini adalah kristal kecil, tetapi masih lebih besar daripada yang ditemui sebelum ini. Para saintis lain telah melaporkan pertumbuhan lonsdaleite di makmal, walaupun kristal hanya wujud untuk pecahan sesaat. Jadi walaupun lonsdaleite menarik, ia tidak mungkin menggantikan berlian dalam aplikasi seperti memotong, menggerudi atau menggilap dalam masa terdekat.

Menala struktur skala nano berlian juga boleh menghasilkan bahan yang lebih keras daripada berlian biasa. Bahan yang diperbuat daripada banyak kristal berlian kecil adalah lebih keras daripada berlian batu permata kerana butiran skala nano akan dipegang pada tempatnya dan bukannya menggelongsor antara satu sama lain. Berlian "nano-kembar", di mana butiran membentuk imej cermin antara satu sama lain, adalah dua kali lebih tahan lekukan berbanding berlian biasa.

Tetapi kebanyakan saintis tidak mengejar bahan superhard hanya untuk tujuan pemecahan rekod; mereka sedang mencari untuk mencipta sesuatu yang berguna. Mereka mungkin mahu mencipta sesuatu yang hampir sekeras berlian tetapi lebih murah atau lebih mudah dibuat di makmal.

Makmal Kaner, sebagai contoh, mencipta beberapa logam superhard yang boleh digunakan sebagai alternatif industri kepada berlian. Satu produk yang tersedia secara komersil menggabungkan tungsten dan boron, bersama-sama dengan jumlah surih logam lain. Bentuk kristal memberikan bahan sifat yang berbeza dalam arah yang berbeza. Apabila diselaraskan dengan cara yang betul, ia boleh mencalarkan berlian, kata Kaner. Bahan ini juga berpatutan untuk dibuat kerana ia tidak memerlukan tekanan tinggi yang diperlukan untuk menghasilkan berlian di makmal.

An Khang (Menurut Live Science )

Pautan sumber