اطلاعات عمومی

محققان انستیتو کارنگی موفق شده‌اند با افزایش تدریجی فشار، سختی الماس‌ ساخت بشر را به اندازه سختی الماس‌ طبیعی افزایش دهند. زمانی که فشار اولیه از بین برود، این ترکیب دوباره نرم و شیشه‌مانند خواهد شد.

محبوبه عمیدی: می‌دانیم که الماس از سخت‌ترین ترکیبات روی زمین به‌شمار می‌رود و این سختی استثنایی حاصل فشار و حرارت بالایی است که در اعماق زمین به لایه‌های کربنی وارد شده و در نهایت ساختاری سه‌بعدی به اتم‌ها داده است. محققان موفق شده‌اند با قرار دادن نوعی الماس آزمایشگاهی شیشه‌مانند در میان دو قطعه الماس و افزایش فشار محیط، چنین شرایطی را روی زمین فراهم کرده و الماس‌هایی سخت و بلوری تولید کنند.
به گزارش نشنال‌جئوگرافیک، الماس‌هایی که در طبیعت یافت می‌شوند، یکی از ترکیبات کربنی هستند که در اعماق زمین شکل می‌گیرند و به دلیل ساختار سه‌بعدی اتمی سختی فوق‌العاده‌ای دارند. در مقابل، گرافیت که آلوتروپ دیگری از کربن است به دلیل شکل خطی قرار گرفتن اتم‌ها بسیار‌نرم و شکننده است. از انواع دیگر می‌توان به فولرن و نانولوله‌های کربنی اشاره کرد که کاملا پایدارند.
ترکیب تازه‌ای از کربن که به تازگی مورد بررسی قرار گرفته، ماده‌ای شبیه به شیشه است که حدود ۳۰ سال پیش برای استفاده در صنایع شیمیایی، الکترونیک و دیگر بخش‌های صنعتی و آزمایشگاهی تولید شده است.
هو کوانگ مائو، محقق انستیتو علوم کارنگی که برای اولین‌بار خواص این ترکیب کربنی را تحت فشار بالا بررسی کرده، می‌گوید: «گرافیت همیشه نرم است و الماس‌ها همیشه سخت هستند. ما برای مطالعات‌مان به ماده‌ای نیاز داشتیم که بتواند تحت شرایط گوناگون تغییرحالت بدهد».

الماس‌ها چطور تغییر حالت می‌دهند؟
راز سختی استثنایی الماس در ساختار اتمی سه‌بعدی هرمی‌‌شکل مولکول‌های آن نهفته است. اتم‌های کربن تشکیل‌دهنده این ماده به شکل سه‌بعدی به اتم‌های مجاورشان متصل می‌شوند و ساختاری مستحکم را ایجاد می‌کنند.
گرافیت هم از به‌هم‌پیوستگی اتم‌های کربن ایجاد شده با این تفاوت که پیوندها خطی هستند و هر صفحه کربنی تنها به کمک پیوندهای سستی به دیگر لایه‌های کربنی این ماده متصل شده است.
در آلوتروپ کربنی شیشه‌مانند و کروی که توسط مائو و همکارانش به کار گرفته شده، تقریبا تمامی پیوندها خطی هستند. اما زمانی‌که این ترکیب توسط دو قطعه الماس ساندویچ شود و تحت فشار بالا، مشابه آن‌چه در اعماق زمین به لایه‌های کربنی وارد می‌شود، قرار گیرد، ساختار اتمی تغییر کرده و پیوندهای سه‌بعدی که در الماس وجود دارند، تشکیل خواهند شد. نتیجه سختی فوق‌العاده ماده‌ای است که در شرایط عادی سختی چندانی ندارد. زمانی که این فشار از بین برود، پیوندهای خطی دوباره تشکیل خواهند شد و این آلوتروپ به فرم شیشه‌ای اولیه بازمی‌گردد.
مائو می‌گوید: « برای اظهار نظر کردن در مورد استفاده‌های تجارتی از این ماده هنوز خیلی زود است، ما تنها در شرایط آزمایشگاهی و با افزایش تدریجی فشار این نتایج را به دست آورده‌ایم. در مراحل بعدی روی افزایش ناگهانی فشار کار خواهیم کرد. اگر این ماده بتواند همین تغییرات را نشان بدهد، شاید بتوان برای تولید جلیقه‌های ضدگلوله از آن استفاده کرد. تا آن زمان مطمئنا شیوه‌های گوناگونی برای استفاده آزمایشگاهی از این ماده ابداع خواهند شد».

برچسبها: اتم‌های كربن, الماس ساخت بشر, الماس‌ طبیعی, جلیقه ضد گلوله, سختی الماس