हीरे से भी तेज

कृत्रिम रूप से निर्मित सामग्री रत्न से बढ़कर है

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वैज्ञानिकों ने पहली बार प्रयोगशाला में एक ऐसे पदार्थ का उत्पादन किया है जो हीरे की तुलना में कहीं अधिक स्थिर और विकृति से भी अधिक कठिन है। उनकी चाल यह है कि वे टिन में तथाकथित "नकारात्मक कठोरता" के साथ ठीक कणों को एम्बेड करते हैं। पहली बार, विज्ञान में प्रकाशित यह प्रयोग, सैद्धांतिक भविष्यवाणियों को प्रमाणित करता है जिन्हें दस वर्षों के लिए स्थगित किया गया है।

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कंपोजिट के उत्पादन में, यह आमतौर पर ऐसा मामला है कि नई सामग्री के भौतिक गुण शुरुआती सामग्रियों से अधिक नहीं हो सकते हैं। संयोजन, उदाहरण के लिए, अलग-अलग कठोरता की दो सामग्री, दो प्रारंभिक सामग्री के मूल्यों के बीच समग्रता की कठोरता आवश्यक है। प्रकृति में सबसे कठोर पदार्थ के रूप में हीरा इस प्रकार लंबे समय तक अधिकतम साध्य कठोरता की एक ऊपरी सीमा थी। हालांकि, सिद्धांतकारों ने 1990 के दशक के अंत में भविष्यवाणी की कि एक विशेष रूप से कठोर सामग्री का उत्पादन करना होगा यदि इसमें एक पदार्थ का एक हिस्सा होता है जो ऐसा था नकारात्मक कठोरता कहा।

प्रकृति में संभव नहीं

"ऐसी सामग्री प्रकृति में शुद्ध रूप में नहीं पाई जाती है, " रुहर विश्वविद्यालय बोचुम के डेनिस कोचमैन बताते हैं। "आप इसे एक गेंद की तरह कल्पना कर सकते हैं जो इसकी कठोरता के कारण गेंद के संपीड़न का विरोध नहीं करता है, लेकिन इसके विपरीत, यह अपने आप ही अनुबंधित करता है।"

वह जर्मन-अमेरिकी शोध टीम से संबंधित था, जिसने अब पहली बार विस्कॉन्सिन-मैडिसन विश्वविद्यालय के प्रोफेसर रोडरिक एस। लेक्स के निर्देशन में ऐसी सामग्री का उत्पादन किया है। प्रदर्शन

टिन में शामिल करने से नकारात्मक कठोरता पैदा होती है

नकारात्मक कठोरता के साथ एक सामग्री के रूप में, शोधकर्ताओं ने बेरियम टाइटनेट (BaTiO3) को चुना। यह लगभग 120 से 130 डिग्री सेल्सियस पर शुद्ध अवस्था में एक संरचनात्मक चरण परिवर्तन से गुजरता है: परमाणु धातु की जाली फिर क्यूबिक से टेट्रागोनल यूनिट कोशिकाओं में इसकी संरचना को बदलती है। यह सामान्य परिस्थितियों में कणों के आयतन और आकार में बदलाव के साथ है। हालांकि, यदि इस चरण परिवर्तन के दौरान बेरियम टाइटेनियम कण को ​​ज्यामितीय रूप से विवश किया जाता है, उदाहरण के लिए, कसकर एक और गैर-रूपांतरित सामग्री में फंस जाता है, तो यह परिवर्तन कण को ​​नकारात्मक कठोरता को अस्थायी रूप से प्राप्त कर सकता है।

वर्तमान मामले में, लगभग 200 माइक्रोमीटर के क्रम के बारीक बाटियो 3 कणों को टिन के एक मैट्रिक्स में संलग्न किया गया था। तापमान में बदलाव से, शोधकर्ता नमूना शरीर में बेरियम टाइटानेट के चरण परिवर्तन को प्रेरित करने में सक्षम थे। डेनिस कोचमैन कहते हैं, "एक बार जब चरण परिवर्तन होता है, तो कठोर टिन मैट्रिक्स ज्यामितीय बाधा का कारण बनता है जो कणों में नकारात्मक कठोरता की अनुमति देता है।" सिद्धांत के अनुसार, इससे समग्र समग्र कठोरता में बहुत मजबूत वृद्धि हो सकती है। शोधकर्ताओं ने प्रयोगात्मक रूप से इस आशय की पुष्टि करने में सक्षम थे।

कठोरता में अत्यधिक वृद्धि

नमूनों की लोच और नम संपत्ति को कमरे के तापमान से 210 डिग्री सेल्सियस तक विस्तृत तापमान सीमा पर मापा गया था। "हमारे प्रयोगों के परिणाम बताते हैं कि बैटीओ 3 कणों के चरण परिवर्तन के दौरान, समग्र रूप से कठोरता का अनुभव 1, 000 से अधिक गीगास्पास्कल के लिए अत्यधिक वृद्धि का अनुभव करता है, जिसमें शामिल सामग्री के मूल्यों से कहीं अधिक परे है, " कोइमान बताते हैं। उसी समय, समग्र सामग्री की भिगोने की संपत्ति में एक विसंगति हुई। हीरे के मुकाबले शुद्ध सॉफ्ट टिन स्टिफ़र बनाने के लिए कुल वजन के तीन से दस प्रतिशत के बीच भी छोटी मात्रा में बाटी 3 ही पर्याप्त होते हैं।

व्यावहारिक अनुप्रयोग के लिए आशा है

हालांकि कठोरता में अत्यधिक वृद्धि इस मामले में केवल कम अवधि और तापमान पर जटिल समायोज्य है। डेनिस कोचमैन कहते हैं, "हालांकि, यह आम तौर पर नकारात्मक कठोरता के एक चरण के साथ समग्र सामग्री के उत्पादन की संभावना को दर्शाता है और जिससे कठोरता में वृद्धि होती है।"

यह इस आशा को बढ़ाता है कि भविष्य में अन्य चरण परिवर्तनों की मदद से नकारात्मक कठोरता को भी महसूस किया जा सकता है; उदाहरण के लिए, चुंबकीय या विद्युत रूप से प्रेरक परिवर्तनों के मामले में, उन सामग्रियों का उत्पादन करना संभव होगा जो एक बटन के स्पर्श में परिमाण के कई आदेशों द्वारा उनकी कठोरता और उनके भिगोने के गुणों को बढ़ाएंगे। उदाहरण के लिए, कार सीटें अपने भिगोने वाले व्यवहार या उपकरण को चरम स्थितियों में उनकी अत्यधिक भार क्षमता के अनुकूल बना सकती हैं।

(रुहर-यूनिवर्सिटी बोचुम, 05.02.2007 - NPO)