دانشمندان پس از دههها تحقیق و بحث، سرانجام موفق شدهاند شواهد بسیار محکمی از ساخت نوعی الماس کمیاب به نام «لونسدالیت» (Lonsdaleite) یا الماس ششضلعی ارائه کنند؛ مادهای که به باور پژوهشگران میتواند حتی از الماس طبیعی نیز سختتر باشد و آینده صنایع پیشرفته را متحول کند.
این دستاورد که نتایج آن در مجله علمی Nature منتشر شده، یکی از مهمترین پیشرفتها در حوزه علم مواد طی سالهای اخیر به شمار میرود. پژوهشگران دانشگاههای چین اعلام کردهاند برای نخستین بار توانستهاند نمونههایی خالص و در ابعاد میلیمتری از این ماده تولید کنند؛ موضوعی که میتواند به دههها اختلاف نظر درباره وجود واقعی این ساختار پایان دهد.
لونسدالیت که با نام الماس ششضلعی نیز شناخته میشود، یکی از آلوتروپهای کربن است؛ یعنی مانند الماس و گرافیت از اتمهای کربن تشکیل شده اما آرایش اتمی آن متفاوت است.
این ماده نخستین بار در دهه ۱۹۶۰ در بقایای شهابسنگ «کنیون دیابلو» کشف شد. دانشمندان معتقدند برخوردهای بسیار شدید شهابسنگها با زمین، فشار و دمای فوقالعاده بالایی ایجاد میکند که میتواند چنین ساختاری را به وجود آورد.
با این حال، طی دهههای گذشته همواره این پرسش مطرح بود که آیا لونسدالیت واقعاً یک ماده مستقل است یا تنها نوعی الماس دارای نقص ساختاری محسوب میشود.
پایان یک بحث ۶۰ ساله
#به نقل از Nature در پژوهش جدید، دانشمندان با استفاده از گرافیت بسیار خالص و اعمال فشار حدود ۲۰ گیگاپاسکال همراه با دمای بالا، موفق به تولید نمونههایی خالص از لونسدالیت شدند.
آنها با کمک روشهای پیشرفته تصویربرداری و پراش پرتو ایکس تأیید کردند که ساختار بهدستآمده واقعاً همان الماس ششضلعی است و با الماس معمولی تفاوت دارد. این موضوع یکی از مهمترین اختلافات علمی چند دهه اخیر در حوزه مواد کربنی را تا حد زیادی برطرف کرده است.
آیا لونسدالیت از الماس سختتر است؟
#بررسیهای اولیه نشان میدهد لونسدالیت در برخی جهتهای بلوری، اندکی سختتر از الماس مکعبی است.
البته پژوهشگران تأکید میکنند که برای تأیید کامل خواص مکانیکی آن، به آزمایشهای بیشتری نیاز است. با این حال، نتایج اولیه بسیار امیدوارکننده بوده و نشان میدهد این ماده میتواند یکی از مقاومترین مواد شناختهشده روی زمین باشد.
این کشف چه کاربردهایی خواهد داشت؟
#اگر امکان تولید انبوه لونسدالیت فراهم شود، این ماده میتواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد، از جمله:
- ابزارهای فوقسخت برش و حفاری
- تجهیزات صنعتی مقاوم در برابر سایش
- صنایع هوافضا
- قطعات الکترونیکی و نیمهرساناهای پیشرفته
- سامانههای انتقال حرارت
- فناوریهای کوانتومی
پژوهشگران معتقدند ویژگیهای مکانیکی و پایداری حرارتی این ماده میتواند آن را به گزینهای ارزشمند برای فناوریهای آینده تبدیل کند.
آیا واقعاً ارزش آن از طلا بیشتر است؟
#برخی گزارشها از ارزش ۱۴۵ دلار برای هر میلیمتر این ماده سخن گفتهاند، اما این عدد به نمونههای آزمایشگاهی بسیار کوچک مربوط است و نباید بهعنوان قیمت تجاری لونسدالیت در بازار در نظر گرفته شود.
در حال حاضر این ماده هنوز وارد مرحله تولید صنعتی نشده و ارزش اقتصادی آن به هزینه ساخت آزمایشگاهی و کمیاب بودن نمونههای تولیدشده وابسته است، نه قیمت خرید و فروش در بازار.
جدول مقایسه الماس معمولی و لونسدالیت
#| ویژگی | الماس معمولی | لونسدالیت (الماس ششضلعی) |
|---|
| ساختار بلوری | مکعبی | ششضلعی |
| ترکیب شیمیایی | کربن خالص | کربن خالص |
| منشأ طبیعی | اعماق زمین | برخورد شهابسنگها |
| سختی | بسیار بالا | احتمالاً اندکی بیشتر از الماس |
| وضعیت تولید | تولید صنعتی و طبیعی | فعلاً در مقیاس آزمایشگاهی |
| کاربردهای بالقوه | جواهرات، ابزار برش، صنعت | ابزارهای فوقسخت، هوافضا، الکترونیک پیشرفته |
تولید موفق نمونههای خالص لونسدالیت را میتوان یکی از مهمترین دستاوردهای سالهای اخیر در علم مواد دانست. اگرچه این ماده هنوز راه زیادی تا تولید انبوه و استفاده تجاری دارد، اما پژوهشگران امیدوارند در آینده نزدیک بتوان از آن در صنایع پیشرفته، ابزارهای فوقسخت و فناوریهای نوین استفاده کرد.
این کشف همچنین میتواند به یکی از قدیمیترین بحثهای علمی درباره وجود واقعی الماس ششضلعی پایان دهد.
لونسدالیت چیست؟
لونسدالیت یا الماس ششضلعی، نوعی ساختار نادر از کربن است که آرایش اتمی متفاوتی نسبت به الماس معمولی دارد.
آیا این ماده از الماس سختتر است؟
نتایج اولیه پژوهشها نشان میدهد لونسدالیت ممکن است در برخی شرایط اندکی سختتر از الماس معمولی باشد، اما بررسیهای بیشتری لازم است.
آیا لونسدالیت در طبیعت یافت میشود؟
بله، این ماده نخستین بار در بقایای برخی شهابسنگها شناسایی شد، اما بسیار کمیاب است.
آیا اکنون میتوان این ماده را خرید؟
خیر، لونسدالیت هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و تولید آن بهصورت صنعتی انجام نمیشود.
