الماس ششضلعی ساخت دانشمندان چینی از الماس طبیعی نیز سختتر است
پژوهشگران کشور چین موفق شدند برای اولین بار نمونههای خالص یک نوع الماس بسیار نادر به نام الماس ششضلعی (Lonsdaleite) را در آزمایشگاه بسازند. این کشف میتواند دنیای علم مواد و صنعت را متحول کند، چرا که این الماس جدید از الماس طبیعی نیز که سالها بهعنوان سختترین ماده شناخته میشد، سختی بالاتری دارد.
در الماسهایی که با آنها آشنا هستیم (Cubic Diamond)، اتمهای کربن به شکل مکعب مرتب شدهاند. این آرایش باعث ایجاد ساختاری بسیار قوی و پایدار میشود. اما الماس ششضلعی (Hexagonal Diamond) ساختاری کاملاً متفاوت دارد؛ اتمهای کربن آن به شکل لانه زنبوری و در قالب یک شبکه ششضلعی سازماندهی شدهاند. این تفاوت ساختاری، خواص فیزیکی متفاوتی را نسبت به الماس معمولی ایجاد میکند.
محققان برای مدت طولانی میدانستند الماس ششضلعی وجود دارد، اما تهیه نمونههای خالص آن بسیار دشوار بود. این نوع الماس بیشتر در شهابسنگهایی یافت میشود که بقایای سیارههای کوچک و متلاشیشدهای هستند که به زمین برخورد کردهاند. مشکل اصلی این بود که لونسدالیت معمولاً با مواد دیگر مخلوط است و بهسختی میتوان آن را برای آزمایش و بررسی خواصش جدا کرد. شناسایی دقیق لونسدالیت در طبیعت نیز دشوار است، چراکه اغلب با الماس مکعبی ترکیب شده و تشخیص آنها از یکدیگر پیچیده است.
- ساخت اولین الماس شهابسنگی که از هر الماس زمینی بسیار سختتر است26 مرداد 04مطالعه '4
- آیا چیزی سختتر از الماس وجود دارد؟28 مهر 02مطالعه '3
- چرا ۷۰ درصد الماسهای دنیا از یک نوع آتشفشان عجیب میآیند؟22 آبان 04مطالعه '3
تیم تحقیقاتی از دانشگاه ژنگژو در چین با استفاده از روشی جدید توانستند نمونههای خالصی از الماس ششضلعی به قطر حدود ۱٫۵ میلیمتر تولید کنند. آنها برای این کار، گرافیت بسیار منظمی را تحت فشار و دمای فوقالعاده بالا (حدود ۲۰۰هزار برابر فشار جوی سطح دریا و دماهای بین ۱۳۰۰ تا ۱۹۰۰ درجه سانتیگراد) قرار دادند. این شرایط باعث میشود اتمهای کربن در گرافیت، ساختار جدید ششضلعی را تشکیل دهند.
آزمایشها نشان داد که الماس ششضلعی هم از نظر مقاومت در برابر خراشیدگی و هم از نظر مقاومت در برابر تغییر شکل از الماس مکعبی طبیعی قویتر است. همچنین، این نوع الماس در برابر اکسیداسیون (واکنش با اکسیژن) مقاومتر است؛ به عبارت دیگر، سطح آن دیرتر زنگ میزند یا خراب میشود. مقاومت بالای لونسدالیت در برابر اکسیداسیون، آن را برای کاربردهایی که نیاز به پایداری شیمیایی بالا دارند، مناسب میکند.
الماس شش ضلعی که پژوهشگران چینی کشف کردهاند، میتواند کاربردهای بسیار زیادی در صنایع مختلف داشته باشد:
- ابزارهای حفاری: به دلیل سختی بالا، میتوان از الماس ششضلعی برای ساخت ابزارهای حفاری قویتر و کارآمدتر استفاده کرد. این ابزارها میتوانند در اکتشافات نفتی، معدنی و زمینشناسی مورد استفاده قرار گیرند.
- خنککننده قطعات الکترونیکی: مقاومت بالای این الماس در برابر حرارت، آن را برای خنک کردن قطعات الکترونیکی مناسب میکند. با افزایش تراکم قطعات الکترونیکی، نیاز به سیستمهای خنککننده کارآمدتر بیشتر میشود و لونسدالیت میتواند راه حلی ایدهآل باشد.
- حسگری کوانتومی (Quantum Sensing): خواص منحصربهفرد الماس ششضلعی میتواند در ساخت حسگرهای بسیار حساس برای اندازهگیری میدانهای مغناطیسی و سایر پدیدههای فیزیکی استفاده شود. این حسگرها میتوانند در پزشکی، مهندسی و علوم پایه کاربرد داشته باشند.
پژوهشگران امیدوارند با تولید انبوه الماس ششضلعی، بتوان از مزایای آن در صنایع مختلف بهره برد و گامی مهم در جهت پیشرفت علم مواد برداشت. این کشف همچنین میتواند به ما کمک کند تا درباره نحوه تشکیل شهابسنگها و سیارههای کوچک اطلاعات بیشتری کسب کنیم.
مقاله دانشمندان در نشریه نیچر منتشر شده است.
این مقاله با صرف زمان و هزینه فراوان و درحالی تهیه شده که دسترسی به اینترنت بینالملل در کل کشور همچنان با محدودیت مواجه است.