اكتشاف مادة شديدة الصلابة قد تنافس الألماس... ما هي؟
طقس العرب - اكتشف العلماء مادة تظهر تقريبًا كأنها غير قابلة للكسر، قادرة على المنافسة مع الماس كأصلب مادة على وجه الأرض حيث أظهرت الدراسات أنه عند تعرض جزيئات الكربون والنيتروجين لظروف حرارية وضغط فائقين، تتكون مواد جديدة تُعرف بنيتريدات الكربون، والتي تتفوق في صلابتها على نيتريد البورون المكعب، الذي يُعتبر ثاني أصلب مادة بعد الماس، وأشار العلماء إلى أن هذا الاكتشاف يفتح أفقًا جديدًا لاستخدام مواد متعددة الوظائف في الصناعات، مثل الطلاءات الواقية للسيارات ومركبات الفضاء، وأدوات القطع عالية التحمل، والألواح الشمسية، وأجهزة الكشف الضوئي.
استكشاف نيتريدات الكربون... رحلة العلماء الطويلة نحو اكتشاف مواد فائقة الصلابة
منذ الثمانينيات، يعمل العلماء على استكشاف إمكانيات نيتريدات الكربون، حيث لاحظوا لأول مرة خصائصها الاستثنائية، بما في ذلك مقاومتها العالية للحرارة، ورغم مضي أكثر من ثلاثة عقود من البحث والتجارب المتعددة لتكييف هذه المواد، فإنهم لم يُبلغوا عن أي نتائج قوية حتى الآن.
وفي تطور مهم، تمكن فريق دولي من الباحثين، بالتعاون مع علماء من جامعة إدنبره وجامعة بايرويت في ألمانيا وجامعة لينكوبنج في السويد، من تحقيق تقدم كبير، وقد أكدت الدكتورة دومينيك لانييل، من جامعة إدنبره، أن اكتشاف أول مادة من مواد نيتريدات الكربون الجديدة كان مذهلاً، حيث أنتجت مواد كان الباحثون يحلمون بها لعقود، وتقدم هذه المواد حافزًا قويًا لتعزيز التكامل بين تصنيع المواد عالية الضغط وتطبيقاتها الصناعية، وأجرى الفريق التجارب بتعريض أشكال مختلفة من جزيئات نيتروجين الكربون لضغوط فائقة وحرارة تفوق 1500 درجة مئوية، مما أسفر عن تكوين مواد ذات صلابة استثنائية.
نيتريد الكربون يكشف عن صلابة فائقة وخصائص فريدة
توصل العلماء إلى اكتشاف مذهل يتعلق بثلاثة مركبات من نيتريد الكربون، حيث اتضح أنها تحتوي على العناصر الأساسية الضرورية لتحقيق صلابة فائقة أظهرت الدراسات أن هذه المركبات الثلاثة حافظت على خصائصها المشابهة لتلك الموجودة في الماس عند عودتها إلى ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحيطة.
وتشير الحسابات والتجارب الإضافية إلى وجود خصائص إضافية في هذه المواد الجديدة، مثل اللمعان الضوئي وكثافة الطاقة العالية، مما يسمح بتخزين كميات كبيرة من الطاقة في كميات صغيرة من الكتلة.
وفي هذا السياق، يعتبر الفريق أن هناك تطبيقات محتملة لنيتريدات الكربون، حيث يمكن أن تصبح موادًا هندسية نهائية تتنافس مع الماس، نظرًا لقدرتها على مقاومة الضغط بشكل كبير.
وأوضح الدكتور فلوريان تريبل، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا بجامعة لينكوبنغ، قائلاً:
"تبرز هذه المواد ليس فقط بفضل وظائفها المتنوعة، ولكنها تظهر أيضًا قدرتها على استعادة المراحل التكنولوجية ذات الصلة تحت ظروف ضغط تركيبي تشبه تلك الموجودة في باطن الأرض على مسافات طويلة. نحن مقتنعون بشدة بأن هذا البحث التعاوني سيفتح آفاقًا جديدة في هذا المجال".
اقرأ أيضا:
شاشة في يدك... جهاز يعمل بالذكاء الاصطناعي قد يحل محل الهواتف الذكية