Chế tạo thành công kim cương cứng nhất thế giới

Các nhà khoa học Nhật Bản vừa chế tạo thành công những viên kim cương nhân tạo được đánh giá là cứng nhất thế giới hiện nay, mở ra nhiều khả năng ứng dụng đáng chú ý. Sản phẩm mang tên Hime, có dạng hình trụ, dài một cm và đường kính một cm, được phát triển bởi nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Ehime. Dù kích thước chưa lớn, Hime gây chú ý nhờ độ cứng vượt trội, đồng thời sở hữu độ bền cao hơn kim cương tự nhiên theo thông tin từ nhóm chế tạo. Tiến sĩ Tetsuo Irifune, người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết Hime có thể phục vụ nhiều hoạt động công nghiệp đòi hỏi vật liệu chịu lực đặc biệt tốt. Trong số những ứng dụng được đề cập, loại kim cương này có thể dùng để chế tạo lưỡi cưa, mũi khoan và các thiết bị thường xuyên chịu áp lực lớn. Những công cụ ấy cần vật liệu vừa cứng vừa bền, bởi chúng phải hoạt động trong môi trường khắc nghiệt, tiếp xúc với bề mặt rắn hoặc chịu lực liên tục. Theo tiến sĩ Tetsuo Irifune, một viên Hime có kích thước lớn còn có thể hỗ trợ nghiên cứu điều kiện áp suất cao tồn tại sâu bên dưới lòng đất. Khả năng này đặc biệt hữu ích cho các nghiên cứu mô phỏng môi trường sâu trong hành tinh, nơi áp suất rất lớn khiến việc khảo sát trực tiếp gặp nhiều hạn chế. Hime cũng được cho là có tiềm năng trong lĩnh vực chế tác đồ trang sức, nhờ độ cứng và độ bền được nhận định cao hơn kim cương tự nhiên. Tuy nhiên, giá trị của sản phẩm không chỉ nằm ở vẻ ngoài, mà còn ở khả năng chịu đựng tốt hơn trong quá trình sử dụng, gia công hoặc lắp đặt. Nhóm nghiên cứu dự kiến đưa những viên kim cương nhân tạo Hime ra thị trường vào đầu năm sau, giúp công chúng tiếp cận một vật liệu mới. Nếu kế hoạch được triển khai, Hime có thể thu hút sự quan tâm từ cả ngành công nghiệp, phòng nghiên cứu lẫn lĩnh vực trang sức cao cấp. Để tạo ra Hime, các nhà khoa học đã tiến hành hàng loạt thí nghiệm bằng những máy ép và hệ thống tổng hợp tạo áp suất cực cao. Quá trình nghiên cứu bắt đầu từ tháng 3/2009, kéo dài qua nhiều thử nghiệm nhằm tìm ra điều kiện phù hợp để hình thành kim cương có độ cứng lớn. Áp suất cực cao đóng vai trò quan trọng trong phương pháp này, bởi nhóm nghiên cứu cần tái tạo môi trường đặc biệt để tổng hợp vật liệu nhân tạo. Con đường phát triển Hime không bắt đầu từ con số không, vì chính nhóm nghiên cứu này từng chế tạo thành công kim cương nhân tạo vào năm 2003. Tuy nhiên, những sản phẩm được tạo ra khi đó có kích thước rất nhỏ, độ cứng chưa cao và khả năng đáp ứng các nhu cầu công nghiệp còn hạn chế. Kết quả năm 2003 vì thế mới chỉ là bước khởi đầu, cung cấp kinh nghiệm cần thiết cho những nghiên cứu tiếp theo về kim cương nhân tạo. Sau nhiều năm cải tiến thiết bị, phương pháp tổng hợp và điều kiện thí nghiệm, nhóm Đại học Ehime đã tạo được những viên Hime kích thước rõ ràng hơn. Mỗi viên có dạng hình trụ dài một cm, đường kính một cm, kích thước đủ để các nhà khoa học xem xét nhiều hướng ứng dụng thực tế. Điểm nổi bật nhất của Hime vẫn là độ cứng, yếu tố giúp sản phẩm được coi là kim cương cứng nhất thế giới hiện nay. Nếu được sản xuất ổn định, vật liệu này có thể thay đổi cách chế tạo một số công cụ cần khả năng chống mài mòn và chịu lực cao. Các lưỡi cưa, mũi khoan và thiết bị công nghiệp có thể hưởng lợi từ vật liệu bền hơn, trong khi các nhà nghiên cứu tiếp tục đánh giá hiệu quả sử dụng. Với triển vọng xuất hiện trên thị trường vào đầu năm tới, Hime đánh dấu bước tiến đáng chú ý của Nhật Bản trong công nghệ chế tạo kim cương nhân tạo. Thành công này cho thấy nghiên cứu vật liệu, dù bắt đầu bằng những mẫu kim cương rất nhỏ, có thể tạo ra sản phẩm cứng hơn, bền hơn và hữu ích hơn.