יהלום הוא חומר מבטיח לתעשיית המוליכים למחצה, אבל חיתוך שלו לפרוסות דקות הוא כאב ראש ואתגר אמיתי.
במחקר שנערך לאחרונה, צוות חוקרים באוניברסיטת צ'יבהפיתח אטכניקה חדשה מבוססת לייזרשיכול לחתוך יהלומים לאורך מישור הגביש האופטימלי. גילוי זה יעזור להפוך את החומר הזה לחסכוני יותר עבור המרת כוח יעילה בכלי רכב חשמליים, וטכנולוגיות תקשורת מהירות.
בעבר, למרות שתכונותיהם של יהלומים אטרקטיביות לתעשיית המוליכים למחצה, היישום של חומרי יהלום הוגבל בשל היעדר הטכנולוגיה הקיימת כיום בשוק לחיתוך יעיל של יהלומים לפרוסות דקות. בהיעדר חיתוך יעיל, יש לסנתז פרוסות בזה אחר זה, מה שהופך את עלות הייצור שלהן לאיתרת ברוב התעשיות.
קבוצת מחקר יפנית בראשות פרופסור הירופומי הידאי מבית הספר לתואר שני להנדסה באוניברסיטת צ'יבה מצאה לאחרונה פתרון לבעיה זו.
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת Diamonds and Related Materials, הם מדווחים על טכניקת חיתוך חדשה מבוססת לייזר שניתן להשתמש בה לחיתוך נקי של יהלומים לאורך משטח הגביש האופטימלי כדי לייצר פרוסות חלקות.
התכונות של רוב הגבישים, כולל יהלומים, משתנות לאורך מישורי גביש שונים (משטחים המכילים באופן היפותטי את האטומים המרכיבים את הגביש). לדוגמה, ניתן לחתוך יהלום בקלות לאורך פני השטח של ｛111｝. עם זאת, חיתוך ｛100｝ הוא מאתגר מכיוון שהוא גם מייצר סדקים לאורך המשטח המפורק ｛111｝, מה שמגביר את אובדן החריצים.
כדי למנוע את התפשטותם של סדקים בלתי רצויים אלה, החוקרים פיתחו טכניקת עיבוד יהלומים הממקדת פעימות לייזר קצרות בנפח צר ומתחדד בתוך החומר.
פרופ' הידאי מסביר, "הקרנת לייזר ממוקדת הופכת יהלום לפחמן אמורפי, שצפיפותו נמוכה יותר מיהלום. כתוצאה מכך, צפיפות האזור המשתנה על ידי פעימות הלייזר פוחתת ועלולים להיווצר סדקים".
על ידי הקרנת אלהפעימות לייזרעל דגימה של יהלום שקוף בתבנית רשת מרובעת, החוקרים יצרו רשת בתוך החומר שהורכבה מאזורים קטנים המועדים לסדקים. אם המרווח בין האזורים שהשתנו ברשת ומספר פולסי הלייזר המשמשים בכל אזור הוא אופטימלי, כל האזורים המותאמים מחוברים זה לזה על ידי סדקים קטנים שמתפשטים באופן מועדף לאורך מישור ｛100｝. לפיכך, רקיק חלק עם משטח של ｛100｝ ניתן להפריד בקלות משאר הבלוק על ידי דחיפה פשוט של מחט טונגסטן חדה לצד אחד של המדגם.
בסך הכל, הטכניקה לעיל היא שלב מכריע בהפיכת יהלומים לחומר מוליכים למחצה מתאים לטכנולוגיות עתידיות. בהקשר זה אומר פרופ' הידאי: "היכולת של פרוסות יהלומים לייצר פרוסות באיכות גבוהה בעלות נמוכה היא חיונית לייצור התקני מוליכים למחצה יהלומים. לפיכך, מחקר זה מקרב אותנו צעד אחד יותר למימוש היישומים השונים של היהלום. מוליכים למחצה בחברה, כמו שיפור קצב המרת הכוח של מכוניות חשמליות ורכבות".
