Elmas, saf karbondan oluşmuş bilinen en sert maddedir. 3547 santigrat gibi yüksek bir derecede ancak eriyebilen elmasın gücü karbondan gelir. Genel olarak yerden 300 metre derinlikte bulunur. Peki, Dünyada ve uzayda elmastan daha sert olan bir madde var mıdır?

Elmas Gerçekten Dünyanın En Sert Maddesi Midir?

Elmas bilinen en sert maddedir ve sertliği nedeniyle oldukça değerlidir. Mücevherlerde kullanıldıklarında nesiller boyu dayanabilir ve günlük kullanım sırasında çizilmelere karşı direnç gösterebilirler. Bıçak veya matkap ucu olarak kullanıldıklarında neredeyse her şeyi zarar görmeden işleyebilirler. Toz olarak ise elmaslar değerli taşları, metalleri ve diğer maddeleri parlatabilirler.

Los Angeles'taki California Üniversitesi'nde malzeme kimyacısı olan Richard Kaner, çoğu pratik uygulama için elmasın hala en sert malzeme olduğunu söylemiştir. Standart mücevher elmaslarından daha sert elmaslar oluşturmanın yolları da vardır. Aynı zamanda teorik olarak elmastan daha sert olabilecek başka maddeler de vardır ancak bunlar elimizde tutabileceğimiz veya yaygın olarak kullanabileceğimiz bir yapıda değillerdir.

Caltech'te jeokimyacı olan Paul Asimow, elmas yüzük takan herkesin kristalin dayanıklılığını kanıtlayabileceğini ancak elmasın sertliğinin bilim insanları için çok özel bir anlama geldiğini anlamanın, önemli olduğunu söylemiştir. Genellikle sertlik, katılık veya güç gibi diğer niteliklerle karıştırılmıştır. Bu unsurlar bazen sertlikle ilişkilendirilmiştir.

Örneğin elmas çok serttir ancak sadece orta derecede serttir ve kırılması şaşırtıcı derecede kolaydır: Kristal yüzeyleri boyunca kolayca parçalanır, bu sayede mücevher kesicileri ışıldayan güzel, çok yönlü elmaslar oluşturabilirler.

Maddelerin Sertliği Nasıl Ölçülür?

Bilim insanları maddelerin sertliğini birkaç farklı şekilde ölçmektedir. Jeologlar genellikle Mohs sertlik ölçeği adı verilen ve minerallerin birbirlerini çizip çizemeyeceklerine göre tanımlamanın bir yolu olan, karşılaştırmalı bir ölçeği kullanırlar. Ölçeğin en üst değeri 10’dur ve elmasın ölçekteki değeri de 10’dur. Yani neredeyse her şeyi çizebilir. Yumuşak ve kolayca ufalanan magnezyum silikanın değeri ise 1'dir.

Laboratuvarda malzeme bilimciler, Vickers sertlik testi adı verilen ve bir maddenin sertliğini, sivri bir uçla oymak için gereken kuvvete göre belirleyen, daha hassas bir ölçümü kullanırlar. Bunu gözünüzde canlandırmak için bir kurşun kalemin ucunu kauçuk bir silgiye bastırdığınızı hayal edebilirsiniz.

En Sert Madde Ünvanı Lonsdaleite Geçti

Elmas, kısa ve güçlü kimyasal bağlarla bir arada tutulan küp bir kafes şeklinde düzenlenmiş karbon atomlarından oluşur. Bu yapı ona meşhur sertliğini verir. Elmastan daha sert olduğu iddia edilen çoğu madde, klasik elmas kristal yapısını biraz değiştirerek veya karbon atomlarının bazılarını bor veya nitrojen gibi atomlarla değiştirerek elde edilir.

Elmasa, kendisinden daha sert bir madde olarak en önemli rakip lonsdaleittir. Tıpkı elmas gibi, lonsdaleit de karbon atomlarından oluşur ancak bunlar küp yerine altıgen bir kristal yapıda şekillenmiştir.

Asimow, Live Science'a yaptığı açıklamada, "Lonsdaleit çok kafa karıştırıcı bir yapıdır. Yakın zamana kadar, çoğunlukla göktaşlarının içinde olmak üzere o kadar küçük miktarlarda bulunmuştur ki, tek başına bir malzeme olarak mı sayıldığı yoksa standart elmas kristal yapısındaki bir kusur mu olduğu net değildi.” demiştir.

Son zamanlarda, bir grup bilim insanı göktaşlarında mikron boyutunda lonsdaleit kristalleri buldu. Bu kristallerin boyutları hala küçüktür ancak önceki bulgulardan çok daha büyük kristallerdir. Asimow, bunun mineralin güvenilirliğini artırdığını söylemiştir. Diğer bilim insanları da laboratuvarda lonsdaleit ürettiklerini ancak kristallerin sadece bir saniyelik bir süre için var olduğunu bildirmişlerdir. Dolayısıyla lonsdaleit merak uyandırıcı bir maddedir ancak yakın bir gelecekte kesme, delme veya parlatma gibi uygulamalar için elmasın yerini almayacaktır.

Süper Sert Maddeler Elmasın Yerine Geçebilir Mi?

Elmasın nano ölçekli yapısıyla oynamak, normal bir elmastan daha sert bir madde üretmeyi sağlayabilmektedir. Çok sayıda küçük elmas kristalinden oluşan bir madde, tek bir kristalden oluşan mücevher kalitesinde bir elmastan daha sert olacaktır. Çünkü nano ölçekli taneler birbirlerinin yanından geçmek yerine birbirlerine kilitlenirler. Tanelerin birbirinin ayna görüntüsü, desenlerini oluşturduğu “nanotwinned” elmasların, normal elmasların iki katı sertliğe sahip olduğunu bildirilmiştir.

Asimow, "Malzeme bilimciler, büyük ölçekte yapılabilecek süper sert maddeler icat etmek için çok zaman harcıyor" demiştir. "Ve birçok uygulama için, elmastan daha sert olmak tasarım kıstası değildir." Bilim insanları neredeyse elmas kadar sert ama daha ucuz ya da laboratuvarda yapımı daha kolay bir şey isteyebilmektedirler.

Örneğin Richard Kaner'in laboratuvarı, endüstriyel uygulamalarda elmas yerine kullanılabilecek çeşitli süper sert metaller oluşturmuştur. Şu anda ticari olarak mevcut olan bir tanesi, tungsten ve borun bir birleşimidir ve içine birkaç başka metal de yerleştirilmiştir. Araştırmacılar kristallerin şeklinin maddeye farklı yönlerde farklı özellikler kazandırdığını, dolayısıyla doğru yönde tutulduğunda bir elması çizebileceğini söylemiştir. Ayrıca, kısmen laboratuvarda elmas yapmak için kullanılan yüksek basınç koşullarını gerektirmediği için daha uygun maliyetli olduğunu belirtmiştir.

Bugüne kadar öyle olduğunu bilsek de elmas pek çok biçimiyle sertlik açısından hâlâ önde gelen bir madde olarak ileride tahtına yönelik başka zorluklarla karşılaşabilir.