دانشمندان پس از حدود سه دهه تلاش موفق شده‌اند ماده‌ای کاملاً جدید از کربن بسازند که از نظر هندسی به الماس شباهت دارد، اما برخلاف الماس معمولی، ساختاری متخلخل و سهبعدی دارد. این ماده که Diamondiyne نام گرفته، نخستین بار حدود ۳۵ سال پیش از نظر تئوری پیشنهاد شده بود و اکنون برای نخستین بار در آزمایشگاه ساخته شده است.
الماس معمولی یکی از شناخته‌شده‌ترین آلوتروپ‌های کربن است، اما کربن می‌تواند ساختارهای بسیار متفاوتی ایجاد کند؛ از گرافیت و گرافن گرفته تا فولرن و نانولوله‌های کربنی. نکته مهم درباره Diamondiyne این است که به گفته پژوهشگران، دومین آلوتروپ شناخته‌شده کربن پس از الماس است که در آن پیوندهای کووالانسی در هر سه بُعد شکل می‌گیرند.
ساختار این ماده از اتم‌های کربن تشکیل شده که به شکل شبکه‌هایی چهاروجهی در سه بُعد به یکدیگر متصل می‌شوند. فاصله و نحوه اتصال این ساختارها باعث ایجاد فضاهای خالی در میان شبکه میشود؛ به همین دلیل پژوهشگران آن را به نوعی «الماس متخلخل» تشبیه می‌کنند. برخلاف ساخت الماس معمولی که به فشار بسیار بالا نیاز دارد، Diamondiyne در شرایطی بسیار متفاوت و در محل برخورد دو مایع تشکیل شده است.
پژوهشگران دانشگاه گوتنبرگ، دانشگاه استکهلم و دانشگاه فناوری چالمرز برای ساخت این ماده از یک واکنش زنجیره‌ای در مرز میان دو مایع استفاده کردند. محصول نهایی به شکل یک فیلم کربنی بسیار نازک شکل می‌گیرد و در آن پیوندهای کربنی متفاوتی شامل پیوندهای مرتبط با ساختارهای sp و sp³ وجود دارد. بررسی‌های میکروسکوپی نیز وجود الگوهای بلوری سازگار با ساختار پیش‌بینی‌شده را نشان داده است.
البته هنوز نباید تصور کرد که دانشمندان یک قطعه الماس متخلخل قابل استفاده در دست دارند. اندازه الگوهای تکرارشونده Diamondiyne که تاکنون مشاهده شده، در مقیاس حدود ۱۰ نانومتر در هر بُعد بوده و خود پژوهشگران نیز تأکید کرده‌اند که تشکیل این ساختار آسان نیست و عوامل مختلفی می‌توانند مانع شکل‌گیری آن شوند.
بنابراین تحقیقات فعلی بیشتر یک اثبات امکان ساخت این ساختار کربنی محسوب میشود تا تولید یک ماده صنعتی آماده مصرف.
اما بخش هیجان‌انگیز ماجرا از اینجا شروع میشود. وجود حفرههای بسیار کوچک و قابل کنترل در یک شبکه کاملاً کربنی می‌تواند در آینده برای حوزه‌هایی مانند جذب و جداسازی مولکول‌ها، تصفیه آب، جذب دی‌اکسیدکربن و فناوری باتری‌ها جالب باشد. البته این کاربردها هنوز در مرحله بررسی هستند و پژوهشگران باید ابتدا ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی Diamondiyne را به‌طور کامل مشخص کنند.
اهمیت این کشف فقط به «ساخت یک ماده عجیب» محدود نمی‌شود. دانشمندان تاکنون تعداد زیادی ساختار کربنی را به‌صورت نظری پیش‌بینی کرده‌اند و Diamondiyne یکی از نمونه‌هایی است که پس از حدود ۳۵ سال توانسته از روی کاغذ به دنیای واقعی برسد. اکنون تیم تحقیقاتی قصد دارد ویژگی‌های این ماده و امکان استفاده از آن را بررسی کند؛ حتی یکی از ایده‌های مطرح‌شده، درهم‌تنیده شدن چند شبکه Diamondiyne در فضای خالی یکدیگر است که می‌تواند ساختارهای بسیار پیچیده‌تری ایجاد کند.
اهمیت ساخت Diamondiyne
#اهمیت این ماده در این است که دانشمندان اکنون یک شبکه سهبعدی جدید از کربن را در اختیار دارند که هم ساختار شبیه الماس دارد و هم مانند مواد متخلخل دارای فضای خالی است.
اگر پژوهش‌های بعدی بتوانند خواص این ماده را به‌طور دقیق مشخص کنند، ممکن است Diamondiyne به خانواده‌ای از مواد جدید با کاربردهای ویژه در شیمی، انرژی و فناوری‌های جداسازی تبدیل شود.
Diamondiyne چیست؟
Diamondiyne یک آلوتروپ جدید سهبعدی کربن است که شبکهای شبیه ساختار الماس دارد، اما به دلیل فاصله میان بخشهای چهاروجهی، در ساختار آن حفرههای نانومتری ایجاد میشود.
آیا Diamondiyne از الماس سخت‌تر است؟
هنوز چنین چیزی ثابت نشده است. پژوهش فعلی بیشتر روی ساخت و تأیید ساختار این ماده تمرکز دارد و خواص مکانیکی آن باید در مطالعات بعدی بررسی شود.
آیا Diamondiyne در صنعت استفاده میشود؟
فعلاً خیر. ماده در مرحله تحقیقات اولیه قرار دارد و پژوهشگران هنوز در حال بررسی ویژگی‌ها و کاربردهای احتمالی آن هستند. کاربردهایی مانند تصفیه آب، جذب CO₂ و فناوری باتری در حد زمینه‌های امیدوارکننده برای مطالعه بیشتر مطرح شده‌اند.
