دانشمندان خویشاوند تازه‌ای برای الماس کشف کردند
به گزارش خبرگزاری آنا به نقل از «سای‌تک‌دیلی» (SciTechDaily)؛ ساختاری کربنی که ۳۵ سال پیش وجود آن پیشنهاد شده بود، سرانجام در قالب لایه‌ای نازک شکل گرفته است؛ لایه‌ای که در محل تماس دو مایع تشکیل می‌شود. پژوهشگران دانشگاه گوتنبرگ با استفاده از تجهیزات نسبتا ارزان، برای نخستین بار «الماسین» را ساخته‌اند و بدین‌ترتیب، ساختاری سه‌بعدی را به شکل‌های مختلفی افزوده‌اند که کربن می‌تواند به خود بگیرد.
«الماسین» یکی از دگرشکل‌های کربن است؛ یعنی شکلی از این عنصر که با نحوه آرایش اتم‌هایش از شکل‌های دیگر متمایز می‌شود. الماس و گرافیت نمونه‌های شناخته‌شده این دگرشکل‌ها هستند. پژوهشگران برای ساخت الماسین، اتم‌های کربن را از طریق پیوند‌های سه‌گانه به یکدیگر متصل کردند. این ماده به شبکه‌ای بلوری از چهاروجهی‌ها تبدیل می‌شود؛ شکل‌هایی با چهار وجه مثلثی که از رأس‌های خود به یکدیگر متصل‌اند و شبکه‌ای سه‌بعدی را در هر سه بُعد تشکیل می‌دهند.
«کارل بورشون»، استاد شیمی فیزیک دانشگاه گوتنبرگ و سرپرست گروه پژوهشی، می‌گوید: «این ساختار، فضا‌های خالی‌ای میان چهاروجهی‌ها ایجاد می‌کند. بنابراین، می‌توان این دگرشکل کربن را با الماسی متخلخل مقایسه کرد. اما برخلاف الماس، برای ایجاد پیوند میان اتم‌های کربن در الماسین به فشار بالا نیازی نیست».
تأیید الگو‌های بلوری در بخش‌های بسیار کوچک
میکروسکوپی الکترونی در دانشگاه استکهلم، ساختار بلوری این ماده را تأیید کرد؛ هرچند این ساختار فقط در بخش‌هایی از سطح لایه مشاهده شد. هنگام شکل‌گیری ماده، ممکن است عوامل مختلفی روند تشکیل آن را مختل کنند و مانع آرایش اتم‌های کربن در ساختار الماسین شوند.
بورشون می‌گوید: «دست‌کم توانسته‌ایم الگو‌های تکرارشونده الماسین را در حجمی با ابعاد ۱۰ نانومتر در هر ضلع تولید کنیم؛ یعنی حجمی به ابعاد ۱۰ × ۱۰⁻⁹ متر. تصاویر این الگو‌ها نیز مطابقت خوبی با مدل‌های نظری دارند».
چارچوب‌های کربنی بدون یون‌های فلزی
این کشف حاصل تلاش طولانی‌مدت گروه پژوهشی برای ساخت مواد متخلخلی است که در آنها مولکول‌های کربن‌پایه بدون استفاده از یون‌های فلزی به یکدیگر متصل می‌شوند. این مواد «چارچوب‌های کووالانسی آلی» یا COF نام دارند. آنها با «چارچوب‌های فلزی ـ آلی» یا MOF تفاوت دارند؛ موادی که از ترکیب مولکول‌های کربن‌پایه با یون‌های فلزی ساخته می‌شوند و توسعه آنها در سال ۲۰۲۵ با جایزه نوبل شیمی مورد تقدیر قرار گرفت.
یکی از همکاران بورشون وب‌سایتی را به او معرفی کرد که در آن شیمی‌دانان نظری فهرستی تقریبا بی‌پایان از دگرشکل‌های کربن گردآوری کرده بودند که ساخت آنها باید امکان‌پذیر باشد. ساختار چهاروجهی الماسین دهه‌ها پیش از آنکه این گروه موفق به ساخت آن شود، به‌صورت نظری توصیف شده بود.
بورشون می‌گوید: «این کار زمان فوق‌العاده زیادی از ما گرفت، اما سرانجام موفق شدیم. بسیار خوشحالم».
برای سال‌های متمادی، دگرشکل‌های شناخته‌شده کربن به الماس، گرافیت و سه شکل مصنوعی محدود می‌شدند: فولرن‌ها، نانولوله‌های کربنی و گرافن. توسعه فولرن‌ها و گرافن با اعطای جوایز نوبل مورد تقدیر قرار گرفت؛ تا حد زیادی به این دلیل که خودِ این ایده که چنین موادی می‌توانند وجود داشته باشند، تازه بود. در سال‌های اخیر، پژوهشگران دگرشکل‌های دیگری نیز ساخته‌اند و الماسین نخستین عضو از این گروه جدید است که ساختاری سه‌بعدی دارد.
بورشون می‌گوید: «اکنون ویژگی‌های الماسین و کاربرد‌های احتمالی آن را بررسی خواهیم کرد. یکی از جنبه‌های هیجان‌انگیز این ساختار متخلخل آن است که ممکن است بتوان چند ساختار الماسین را از میان فضا‌های خالی یکدیگر عبور داد و به‌صورت درهم‌تنیده در کنار هم قرار داد».
انتهای پیام/