اكتشاف حالة جديدة من الكربون أصلب من الألماس

9 ديسمبر , 2015

شاركها

مصدر المقال

المصدر

الرابط المختصر لهذا المقال

https://www.nok6a.net/?p=18584

من المعروف أنه يمكن للكربون التواجد في أشكال ومراحل مختلفة، ولكن مؤخراً نجح الباحثون في اكتشاف مرحلة جديدة للكربون تدعى الكيو-كربون (Q-carbon)، وهي مرحلة متميزة يكون خلالها الكربون في حالة صلبة للغاية، يمكن أن تسهل عملية تحويل الكربون إلى ألماس لتجعلها عملية سهلة للغاية، وعلى الرغم من أن الاكتشاف لا يزال في أيامه الأولى، ولكن الباحثين يدّعون بأن الكيو-كربون يمتلك قدرة مغناطيسية، وهو موصل كهربائة، ويضيء في الظلام، وغير مكلف نسبياً للتصنيع وقد يسرق لقب “أصلب مادة في العالم” من الألماس.

تبعاً للأستاذ (جاي نارايان) من جامعة ولاية نورث كارولينا، فإن الكيو-كربون هو عنصر إضافي ينضم إلى القائمة المتزايدة من المواد الصلبة الكربونية، والتي تشمل كل من الجرافيت، الجرافين، الفوليرين، الكربون غير المتبلور، والألماس، والمكان الوحيد الذي يمكن فيه العثور على الكيو كربون بشكله الطبيعي هو في لب بعض الكواكب.

قام الباحثون بتصنيع الكيو كربون انطلاقاً من لوحة رقيقة من الياقوت، فباستخدام شعاع الليزر عالي الطاقة، قاموا بتغليف الياقوت بالكربون غير المتبلور، وهو شكل من أشكال الكربون الذي لا يمتلك بنية بلورية محددة، ومن ثم قاموا بتسليط الليزر مرة أخرى على الكربون، رافعين درجة حرارته إلى حوالي 4000 كلفن، ليقوموا بعد ذلك بتبريد الكربون المذاب بسرعة، وفي هذه المرحلة من التبريد يتشكل الكيو كربون.

بحسب (نارايان) فقد تم اكتشاف الكيو كربون بعد بحث طويل لإيجاد آلية تسمح بتحويل الكربون إلى الماس، وما وصل إليه الباحثون هو ثمرة جهد طويل بدأ مع أول ورقة بحثية تم نشرها حول هذا الموضوع في عام 1979، وتلتها ورقة أخرى في عام 1991 وغيرها الكثير، حتى استطاع الباحثون أخيراً الوصول إلى ما وصلوا إليه اليوم.

كانت عملية إيجاد الكيو كربون برمتها غير مكلفة نسبياً، حيث أن التجربة تم إجراؤها في درجة حرارة الغرفة العادية وتحت ضغط الهواء المحيط الطبيعي، وباستخدام ليزر مثل ذاك الذي يتم استخدامه لجراحة العين.

حتى الآن، فإن الاستخدامات المحتملة للكيو كربون ما تزال متضاربة إلى حد كبير، ولكن بحسب (نارايان) فإنه قد يوفر أدوات مفيدة بالنسبة للمجالات الصناعية والطبية، مثل تصنيع قطع الغيار الإلكترونية أو لابتكار تكنولوجيات أكثر ديمومة، ولكن الآن، هناك مجال واحد يمكن للكيوكربون أن يكون فيه مثيراً للاهتمام.

على اعتبار أن الألماس يعتبر من أقسى المواد الموجودة في العالم، لذلك تتنوع مجالات استخدامه بشكل كبير، كاستخدامه في أدوات القطع والتلميع في مختلف الصناعات سواء أكانت التعدينية منها أو الدوائية، ولكن المشكلة تكمن في أن استخراج الألماس أو تصنيعه عادة ما يكون باهظ الثمن، فهو يتطلب درجات حرارة عالية وضغط مرتفع، ولكن من خلال الخلط بين الركائز والسيطرة على معدل التبريد، اكتشف (نارايان) وفريقه بأنهم قادرون على خلق ألماس صغير داخل حبيبات الكيو كربون.

تبعاً لـ(نارايان) فإن إنشاء قيراط واحد من الألماس سيستغرق حوالي الـ15 دقيقة، كما أنه يتصور بأن أول تطبيق مفيد للكيو كربون سيكون في إنشاء “مصنع ألماس للمنتجات النانوية” لاستخدامها في توصيل الدواء والعمليات الصناعية.

أخيراً، يشير (نارايان) إلى أن الباحثين حالياً يستطيعون صناعة رقاقات من الكيو كربون، ولكنهم ما زالوا يحاولون التعرف على خصائصه، فهم ما يزالون في المراحل الأولى من فهم كيفية التلاعب به، فتصنيع النقاط الألماسية النانوية والإبر المجهرية تطلب من العلماء تعلم الكثير عن الألماس،  ولكنهم  لا يزلون لا يعلمون حتى الآن كيفية تصنيع النقاط النانوية أو الإبر المجهرية من مادة الكيو كربون، وحالياً يجري العمل في المختبرات لزيادة الإطلاع والمعرفة حول هذه المادة الجديدة لاستخدامها في هذه المجالات.