Síla

Vysoce kvalitní ocel má stejnou pevnost 1 000 MPa. Mezitím již v 1923 byly vypočítány roky, že křišťálová síla běžné kuchyňské soli by měla být 5000 MPa, takže pětkrát více. Podle stejných výpočtů by čisté železo mělo mít ještě větší pevnost, protože do 13500 MPa, to je konec 50 krát více než skutečná síla technického železa. Zajímavě, železo není vůbec nejsilnější. Obyčejný grafit, které snadno rozbijeme i při ostření tužky, měl by být odolnější než železo, téměř třikrát více. Prostředek, že na tyči z grafitu stejné tloušťky jako grafit v tužce, mohli bychom pozastavit naložený starý nebo čtyři polské fiatky 125 p.

Odkud tato data pocházejí? Na základě čeho byly tyto výpočty provedeny? Než na tuto otázku odpovíme, pamatujme, ze kovu, stejně jako kuchyňská sůl, mají krystalickou strukturu. Struktura krystalové mřížky kovů se liší, ale všichni mají společné tohle, že jejich mřížka je tvořena atomy prvku, vznik této mřížky je způsoben vazebnými silami mezi atomy. A tady leží odpověď na položenou otázku. Teprve na základě výpočtu přitahovacích sil mezi atomy krystalové mřížky lze vypočítat teoretickou sílu materiálů.

bohužel, teoretické výpočty nám ukazují pouze směr hledání, a nepřinášejí žádné praktické výsledky. Chcete-li získat sílu železa rovnající se vypočtené, museli bychom vyrobit dokonale jednotné monokrystaly. Krystaly, ve kterém by byly pouze atomy železa bez cizích nečistot. Všechny atomy by navíc měly být uspořádány velmi pravidelně, takže atom umístěný v rohu jednoho elementárního krystalu je současně prvkem sousední elementární částice.

Musíme tedy překonat dvě potíže: první - nečistoty v krystalech a druhá – heterogenita jejich struktury. Můžeme to udělat??

Moderní fyzici, a stále častěji si elektronika přeje” i, co je důležitější, přijímat germánské monokrystaly (jeden z důležitých polovodičů) o čistotě "sedmi devítek". Prostředek, že v polovodičovém monokrystalickém germániu by to mělo být 99,99999% germanu. Pouze jeden atom cizího prvku na 10 milion atomů germania.

Fotografie výše ukazuje fotografii krystalu pořízenou elektronovým mikroskopem zvětšenou dva milionykrát. Pravidelnost struktury tohoto krystalu narušil pouze jeden cizí atom. V důsledku takové vady klesá pevnost materiálu a mění se jeho další vlastnosti. Stavební heterogenita, nedostatek uspořádání atomů v krystalové mřížce lze eliminovat, např.. stisknutím náhodně rozptýlených atomů do pravidelné mřížky. Takto vymačkáním obyčejného grafitu získáme ušlechtilý diamant. bohužel, požadovaný tlak je desítky, a dokonce stovky tisíc atmosfér. Aby se tomu zabránilo, používá se stále více nových, lepší metody "chovu” dokonale homogenní monokrystaly.

Mnoho kovů již bylo získáno kultivační metodou, včetně železa. Bohužel jsou tenčí než lidský vlas a ne delší než několik centimetrů. Studie těchto monokrystalů ukázaly správnost teoretických výpočtů: Síla železných monokrystalů byla stejná 13360 MPa, takže jen o. 140 menší MPa než vypočtená pevnost. Rovněž byla potvrzena vypočítaná síla soli. Vyrostl obrovský monokrystal na délku 60 cm a v průměru 1 cm, extrémně čistý - jeden cizí atom na miliardu atomů chloru a sodíku - měl sílu větší než u prémiové oceli.

Tak dokonalý, takové čisté krystaly však nemůžeme získat žádným z výše popsaných způsobů. V procesu získávání syntetických drahokamů se obvykle nestaráme o takovou dokonalost krystalů, jak požadují fyzici nebo elektronika.