ساختن الماس فضایی شش ضلعی؛ حماسه‌ای دیگر از چینی‌ها!

تینا مزدکی_الماس‌ها معمولاً از اتم‌های کربن در آرایش مکعبی تشکیل شده‌اند، مشابه قطعات لگویی که به شکل مکعب روی هم چیده شده‌اند. اما نوع نادرتری از الماس، به نام الماس شش‌ضلعی وجود دارد که اتم‌هایش به شکل کندوی عسل کنار هم قرار گرفته‌اند و ظاهراً زمانی شکل می‌گیرد که شهاب‌سنگ‌ها با برخورد به زمین، حرارت و فشار بسیار زیادی ایجاد کنند. اولین الماس با ساختار شش‌ضلعی در داخل شهاب‌سنگ «کنیون دیابلو» کشف شد که تصور می‌شود حدود ۵۰ هزار سال پیش به زمین برخورد کرده و در منطقه‌ای که امروزه آریزونا نام دارد، فرود آمده است.

اکنون تیمی مشترک از متخصصان چینی در شی‌آن مدعی شده‌اند که توانسته‌اند «الماس شهاب‌سنگی» اسرارآمیز را در آزمایشگاه بازسازی کنند.

رمزگشایی از اسرار شهاب‌سنگ

اکثر الماس‌ها تقریباً در عمق ۱۵۰ کیلومتری زیر سطح زمین شکل می‌گیرند، که دما در آنجا می‌تواند به بیش از ۱۰۹۳ درجه سلسیوس برسد. دما و فشار در این عمق باعث می‌شود اتم‌های کربن به صورت ساختار مکعبی مرتب شوند. برخلاف آن، شهاب‌سنگ دیابلو کنیون حاوی مجموعه‌ای از الماس‌های عجیب و بیگانه است که در مسیر برخورد خود به زمین شکل گرفته‌اند. الماس‌های موجود در این شهاب‌سنگ ساختار بلوری شش‌ضلعی به نام لونسدالیت دارند. این ساختار بلوری باعث می‌شود این الماس‌ها تا حدود ۶۰٪ سخت‌تر از الماس‌های «سنتی» باشند.

با گذشت چندین دهه از زمان کشف‌ این الماس‌ها، بر سر وجود الماس‌ در شکل خالص شهاب‌سنگ و اینکه بلورهای ریز در واقع ترکیبی از فازهای الماس مکعبی و گرافیت هستند بحث وجود داشته است. تلاش‌های قبلی برای پاسخ به این سوال معمولاً به تولید الماس‌های مکعبی معمولی یا ترکیبات نامنظم منجر می‌شد. برای مثال، تیمی با استفاده از باروت و هوای فشرده روی دیسک‌های گرافیت توانسته بود تا حدی این الماس‌ها را سنتز کند. اما به نظر می‌رسد که موفقیت این تیم چینی، پس از ۶۰ سال این بحث علمی را به پایان رسانده باشد.

سنتز الماس‌های بیگانه

طبق گزارش‌ها، این تیم توانست بلورهای الماس هگزان‌دار خالص به عرض ۱۰۰ میکرومتر (معادل ضخامت یک تار موی انسان) بسازد. این موفقیت با استفاده از گرافیت بسیار خالص و تک‌بلوری حاصل شد؛ زیرا کاهش ناخالصی‌ها احتمال تغییر ساختار به حالت مکعبی را کاهش می‌دهد.

با استفاده از این روش، دانشمندان فشار و دمای بالا را به صورت کنترل‌شده و در شرایط تقریباً هیدرواستاتیک (یعنی فشاری یکنواخت در تمام جهات) اعمال کردند. همچنین در طول فرآیند از تکنیک‌های پرتو ایکس درجا استفاده کردند تا تبدیل ساختار را به‌صورت لحظه‌ای مشاهده کنند و شرایط را به نفع رشد الماس هگزان‌دار تنظیم نمایند.

این پیشرفت به‌عنوان اولین اثبات ماکروسکوپی شناخته می‌شود که نشان می‌دهد الماس هگزان‌دار واقعاً به‌عنوان ساختاری پایدار و متمایز وجود دارد. همچنین مرزهای تعریف «فوق‌سختی» را فراتر از ویژگی‌های الماس مکعبی سنتی جابه‌جا می‌کند.

با توجه به اینکه الماس هگزان‌دار سنتزی جدید، سختی و مقاومت حرارتی برتری را نوید می‌دهد، می‌توان از آن در ساخت ابزارهای برش، پوشش‌های مقاوم در برابر سایش و احتمالاً در الکترونیک‌های پیشرفته استفاده کرد. الماس‌ها رسانای حرارتی بسیار خوبی هستند و قادرند شرایط سخت و دمای بسیار بالا را تحمل کنند، که این ویژگی‌ها کاربردهای صنعتی و فناوری را به طور قابل توجهی گسترش می‌دهد.

منبع: interestingengineering

۲۲۷۳۲۳