บทเรียนเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่ยาก: นาโนสเฟียร์ที่ถูกบีบจะเติบโตอย่างแข็งแกร่ง

ขนาดเล็กแตกต่างกัน นั่นคือข้อเท็จจริงของชีวิตสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสสารขนาดเท่าไวรัสที่เรียกว่าอนุภาคนาโนตอนนี้ การทดสอบความแข็งของซิลิคอนนาโนสเฟียร์แต่ละชิ้นในการทดลองครั้งแรกเผยให้เห็นว่าคุณสมบัติเชิงกลที่แตกต่างกันสามารถเป็นอย่างไร นาโนสเฟียร์นั้นแข็งกว่าซิลิคอนจำนวนมากถึงสี่เท่า เช่น ซิลิคอนเวเฟอร์ที่ใช้ทำชิปคอมพิวเตอร์ รายงานโดย William W. Gerberich แห่งมหาวิทยาลัยมินนิโซตา Twin Cities และเพื่อนร่วมงานของเขาในวารสาร Journal of the Mechanics and Physics ฉบับเดือนมิถุนายน ของของแข็ง . เส้นผ่านศูนย์กลางของทรงกลมอยู่ระหว่าง 40 ถึง 100 นาโนเมตร

หัวข้อข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ

ทีมของ Gerberich ซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก Los Alamos (NM) National Laboratory ได้บีบซิลิคอนนาโนสเฟียร์ใต้จุดเพชรและทำให้เกิดการจัดเรียงอะตอมใหม่ภายในทรงกลม จากการอ่านค่าแรงบนทรงกลม รวมถึงการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของกระบวนการบีบ นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่าความแข็งของซิลิกอนอยู่ในอันดับระหว่างความแข็งของแซฟไฟร์และเพชร ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งที่สุด 2 ชนิดที่รู้จัก ความแข็งของซิลิกอนจำนวนมากไม่ได้อยู่ในสนามเบสบอลนั้น

หากการเพิ่มความแข็งนี้เกิดขึ้นในซิลิกอนเมื่อมันก่อตัวเป็นนาโนสเฟียร์ Gerberich กล่าว บางทีวัสดุที่แข็งมากอยู่แล้วอาจถูกหล่อขึ้นใหม่ในรูปแบบที่แข็งกว่า “ผมอยากลองแซฟไฟร์และซิลิกอนคาร์ไบด์” เขากล่าว ผลลัพธ์ที่ได้อาจเป็นวัสดุแข็งพิเศษชนิดใหม่สำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น กระบวนการขัดเงาในอุตสาหกรรมและการผลิตเครื่องจักรขนาดเล็ก (SN: 22/7/00 หน้า 56: 

มีให้สำหรับสมาชิกที่The Little Engines That Couldn’t )

Gerberich กล่าวว่าการเพิ่มความแข็งอย่างน่าประหลาดใจเป็นผลมาจากกระบวนการทางโลหะวิทยาที่คุ้นเคยซึ่งเรียกว่าการชุบแข็งงาน โดยปกติจะทำได้โดยการดำเนินการ เช่น การตอกและการกลิ้ง อย่างไรก็ตาม ไม่เหมือนกับโลหะเหนียวที่โดยทั่วไปจะผ่านการชุบแข็ง ซิลิกอนจำนวนมากนั้นเปราะ ดังนั้นมันจะแตกเป็นเสี่ยงๆ หากถูกใช้งาน

ริชาร์ด พี. วินชี แห่งมหาวิทยาลัยลีไฮ ในเมืองเบธเลเฮม รัฐเพนซิลเวเนีย ให้ความเห็นว่า นอกจากการบอกใบ้ถึงผลตอบแทนที่นำไปใช้ได้จริงแล้ว ผลลัพธ์ใหม่นี้ “ยังช่วยให้เราเข้าใจพฤติกรรมของวัตถุมากขึ้นจนถึงขนาดที่ไม่เคยมีการศึกษามาก่อน”

สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์

รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ

ติดตาม

เขากล่าวว่าสิ่งที่น่าสนใจอย่างยิ่งคือจำนวนอะตอมในชั้นนาโนสเฟียร์ที่แท้จริงเข้าใกล้จำนวนที่สามารถรวมไว้ในแบบจำลองคอมพิวเตอร์ได้

การจับคู่ที่ใกล้เคียงกันนี้ชี้ให้เห็นว่านักวิจัยจะสามารถทำนายได้อย่างมั่นใจจากแบบจำลองคอมพิวเตอร์ว่าวัสดุมีพฤติกรรมอย่างไร “นี้ . . . เปิดโลกแห่งความเป็นไปได้สำหรับการออกแบบวัสดุเสมือนจริง” Bob R. Keller จาก National Institute of Standards and Technology ใน Boulder, Colo กล่า

Credit : แทงบอล ufabet