A világ legnagyobb növesztett kristályai

Aki valaha is kínlódott (vagy szórakozott?) azzal, hogy például rézgálic-oldatból a pohárba lógatott madzagon szép kék kristályokat növesszen, bizonyára nagyra értékeli majd a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium kutatóinak most elért eredményeit. A képeken is látható óriási, csaknem 350 kilogrammos tökéletes kristályok a maguk nemében a legnagyobbak a világon: éleik több mint fél méteresek.

A gúla alakú KDP (kálium-dihidrogén-foszfát) egykristályokat rekordidő, 52 nap alatt növesztették erre a tekintélyes méretre egy különlegesen gyors kristálynövesztési eljárással, amely még az eredeti tervekhez képest is kétszeres hozamú volt. Az óriási kristályokból lehasított kristálylemezeket a Lawrence Livermore most épülő, elsősorban a fúziós kutatásokat szolgáló óriási lézerében, a NIF-ben (National Ignition Facility) használják majd fel. Az 1,25 centiméter vastag, és 40 négyzetcentiméteres felületű kristálylapok a lézer infravörös fényét ultraibolya sugárzássá alakítják majd, közvetlenül a nyaláb céltárgyba ütközése előtt. A NIF-ben - amelynek fontos nemzetvédelmi szerepet is szánnak a nukleáris fegyverkészlet biztonságos és megbízható kezelésében - mintegy 600 ilyen kristálylemezt használnak majd fel.

Magát a kristálynövesztési eljárást a jelenleg a laboratóriumban dolgozó Natalia Zaitseva orosz fizikus dolgozta ki. A folyamat kezdetén egy több mint 180 centiméter magas, mintegy 1 tonnányi, 65 Celsius-fokos túltelített KDP-oldattal feltöltött tartályba bélyegnagyságú, mesterségesen előállított tökéletes kristálycsírát helyeznek. Amikor a kristály növekedése megindul, s a kivált só miatt az oldat hígulni kezdene, a hőmérsékletet fokozatosan csökkentik, éppen olyan ütemben, hogy eközben az oldat túltelítettsége változatlanul fennmaradjon. A módszerrel eddig előállított legnagyobb kristály esetében ezt még azzal is kiegészítették, hogy egy különleges szűrőrendszeren keresztül az oldathoz a folyamat közben folyamatosan még további sót adagoltak. "A módszer valójában még ennél nagyobb teljesítményre is képes - mondta Ruth Hawley Fedder, a kutatócsoport vezetője. - A rekorder kristályunk nagyobb is lehetne, további növekedésének azonban, sajnos, gátat szabott magának a tartálynak a mérete." (Az előző, mintegy 325 kilogrammos csúcstartó egyébként szintén itt készült, még az eljárás eredeti, módosítatlan változatával.)

A javított kristálynövesztési technológiát a kutatók máris megosztották a NIF ipari beszállítóival, amelyek mostanra már a szükséges kristályok felét legyártották. "A laboratóriumban kidolgozott, nagyüzemileg is használható eljárással dollármilliókat takaríthatunk meg mind a NIF felépítése, mind későbbi működtetése során - állítja Alan Burnham, a NIF végső optikai rendszerének kialakításán dolgozó kutatócsoport vezetője.

(Élet és Tudomány)

Ajánló:

Az eredeti sajtóanyag a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium honlapján.