بیگ بنگ: الماس به‌عنوان سخت‌ترین ماده طبیعی روی زمین شناخته می‌شود، اما دانشمندان موفق شدند با روشی جدید، نمونه‌ای مصنوعی بسازند که حتی از الماس طبیعی هم سخت‌تر است.
به گزارش بیگ بنگ، در این پژوهش، محققان گرافیت (که خود ماده‌ای فوق‌العاده سخت است) را تحت فشار شدید قرار دادند و سپس آن را تا دمای ۱۵۲۷ درجه سانتی‌گراد گرم کردند. نتیجه این فرآیند، الماسی با ساختار بلوری شش‌ضلعی بود، در حالی‌که الماس‌های معمولی ساختار بلوری مکعبی دارند. الماس شش‌ضلعی یا لونسدالیت نخستین‌بار بیش از ۵۰ سال پیش، پس از کشف در محل برخورد یک شهاب‌سنگ، مورد توجه قرار گرفت. اما این پژوهش جدید، نخستین مدرک قطعی را ارائه می‌دهد که ساختار داخلی این نوع الماس، سختی آن را افزایش می‌دهد.
تحلیل دقیق این الماس جدید نشان می‌دهد که از نظر سختی و پایداری حرارتی، عملکرد بهتری دارد. «الماس‌های طبیعی و مصنوعی عمدتاً دارای ساختار بلوری مکعبی هستند، در حالی‌که شکل نادر الماس شش‌ضلعی(HD) به دلیل خلوص پایین و اندازۀ بسیار کوچک نمونه‌های قبلی، تاکنون کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است.»
محققان در مقاله منتشر شده خود نوشتند: «سنتز الماس شش‌ضلعی همچنان یک چالش است و حتی وجود آن مورد بحث قرار دارد.» الماس جدید ساخته‌شده دارای سختی ۱۵۵ گیگاپاسکال(GPa) است، که نشان‌دهندۀ حداکثر فشاری است که می‌تواند تحمل کند. در مقایسه، الماس طبیعی حداکثر ۱۱۰ گیگاپاسکال سختی دارد.
پایداری حرارتی آن نیز چشمگیر است. این الماس مصنوعی تا دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد پایدار می‌ماند، در حالی که نانو‌الماس‌های صنعتی رایج فقط تا ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد دوام می‌آورند. البته الماس طبیعی می‌تواند دماهای بالاتری را تحمل کند، اما فقط در محیط خلأ. این پژوهش علاوه بر رفع برخی چالش‌های قبلی در تولید الماس شش‌ضلعی، راهکارهایی را برای تولید انبوه این ماده در آینده شناسایی کرد.
به گفته محققان: «ما کشف کردیم که وقتی گرافیت تحت فشارهای بسیار بالاتر از حد معمول فشرده می‌شود—و این محدوده‌های فشاری تاکنون کمتر مورد مطالعه قرار گرفته بودند—در فازهای پس از گرافیت، الماس شش‌ضلعی به‌طور ترجیحی شکل می‌گیرد، به‌خصوص زمانی که در همین شرایط تحت حرارت قرار گیرد.»
محققان در مقاله خود تأکید کردند: با این‌حال، هنوز راه زیادی تا تولید انبوه این نوع الماس باقی مانده، اما سختی و پایداری حرارتی بالای آن نشان می‌دهد که می‌تواند در صنایعی مانند حفاری، ماشین‌آلات سنگین یا ذخیره‌سازی داده کاربرد داشته باشد. این نخستین تلاش دانشمندان برای تولید الماس با ساختار شش‌ضلعی در آزمایشگاه نیست. در سال ۲۰۱۶، پروژه‌ای مشابه توانست این نوع الماس را از کربن آمورف (یک ماده بدون ساختار مشخص) تولید کند.
اکنون که یک روش جدید سنتز در آزمایشگاه انجام شده و اثبات کرده که این نوع الماس فوق‌العاده سخت می‌تواند تولید شود، تحقیقات می‌تواند برای یافتن بهترین راه‌های استفاده از این مادۀ نادر ادامه یابد. محققان در مقاله خود نوشتند: «یافته‌های ما بینش‌های ارزشمندی در مورد فرآیند تبدیل گرافیت به الماس در شرایط فشار و دمای بالا ارائه می‌دهد و فرصت‌هایی را برای ساخت و کاربردهای این ماده منحصربه‌فرد فراهم می‌کند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Materials منتشر شده است.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: sciencealert.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=108723
(۶ نفر , میانگین : ۴,۸۳ از ۵)
