ابداع شیشه فضایی خود ترمیم شونده
به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا به نقل از ساینس الرت ، محققان مشاهده کردند که لایه‌های شیشه کالکوژنید که بر اثر تابش پرتو گاما، آسیب دیده است، به تدریج در دمای اتاق دوباره ترمیم شده و بدون هیچ مداخله‌ای به حالت یکپارچگی ساختاری خود بازمی گردند.
این کشف که توسط «میونگ کو کانگ» «Myungkoo Kang» از دانشگاه آلفرد در آمریکا انجام شد، ماده‌ای را نشان می‌دهد که می‌تواند در مکان‌هایی مانند محیط‌های فضایی، جایی که تشعشعات گاما به طور مداوم در جریان است، یا تاسیسات رادیواکتیو که در آن حسگر‌های مقاوم در برابر تشعشع تفاوت زیادی ایجاد می‌کنند، واقعا مفید واقع شود.
«کاتلین ریچاردسون» «Kathleen Richardson» فیزیکدان دانشگاه فلوریدا مرکزی، می‌گوید: «مردم شیشه‌هایی را مد نظر قرار می‌دهند که شفافیت نوری مشابهی با بلور‌هایی مانند ژرمانیوم داشته باشند که بتوان آنها را برای ترکیب و خواص شان در کاربرد‌های مشابه ژرمانیوم، مهندسی کرد.
در جامعه‌ای که هر روز بیش از پیش به جایگزین‌هایی برای برخی از راه حل‌های کریستالی نیاز است، این شیشه‌ها کاربرد پیدا می‌کنند. شیشه یک ماده بسیار عجیب در بهترین حالت ممکن و از جنبه‌های مختلف بسیار مفید است. شیشه‌های کالکوژنید - آنهایی که شامل گوگرد، سلنیوم، تلوریوم یا پلونیوم هستند - با نور به گونه‌ای در تعامل هستند که آنها را برای دستگاه‌های نوری، به ویژه در حوزه سنجش مادون قرمز مفید می‌سازد.
کانگ و همکارانش با استفاده از مقادیر بسیار دقیقی از گوگرد، ژرمانیوم و آنتیموان، چنین شیشه‌ای را برای استفاده در مدار‌های ماهواره‌ای می‌ساختند.
ریچاردسون می‌گوید: «این شیشه‌ها اکسیژن را حذف می‌کنند، و این چیزی است که آنها را برای نور مادون قرمز خاص می‌کند. اینها از عناصر انتهای سمت راست جدول تناوبی ساخته شده اند. هنگامی که به یکدیگر پیوند می‌خورند، مواد بسیار شفاف مادون قرمز ولی با اتم‌های بسیار بزرگ و پیوند‌های ضعیف را می‌سازند.»
این شیشه‌ها باید تحت فشار‌هایی که ممکن است در شرایط عملیاتی در معرض آن قرار گیرند آزمایش شوند؛ یکی از این شرایط برای محیط‌های فضایی، تابش گاما است.
انسان بر روی سطح زمین در معرض پرتو‌های گامای فضایی قرار ندارد چرا که جو ما به عنوان یک سپر بسیار موثر عمل می‌کند، اما واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپ‌های عنصری خاص می‌تواند تابش گاما تولید کند.
محققان برای قرار دادن نمونه‌های خود در معرض نور بسیار پرانرژی، آنها را در معرض تابش کبالت -۶۰ (شکل مصنوعی کبالت رادیواکتیو) قرار دادند. این نوردهی با ایجاد تحریف‌هایی در پیوند‌های ضعیف بین اتم ها، نقص‌های میکروسکوپی در شیشه ایجاد کرد. سپس این شیشه در شرایط دمای اتاق قرار گرفت؛ پس از ۳۰ روز شیشه ترمیم شد.
ریچاردسون می‌گوید: «از آنجایی که اتم ها، بزرگ و پیوند ها، ضعیف هستند، با گذشت زمان، این پیوند‌ها می‌توانند آرام شده و این آرایش به هم ریخته را دوباره منظم کرده و در نتیجه بهبود پیدا کنند.»
بنابراین، مفهوم شیشه خود ترمیم شونده این است که وقتی نمونه‌ها در معرض تابش پر انرژی قرار می‌گیرند، این پیوند‌ها مخدوش یا شکسته می‌شوند. با گذشت زمان، دمای اتاق برای ترمیم این پیوند‌ها کافی است تا ساختار‌ها بتوانند خود را اصلاح کنند.
محققان کاربرد‌های نوینی برای چنین شیشه‌هایی در نظر دارند. به عنوان مثال، شیشه یا شکل آینده آن می‌تواند روزی به عنوان یک حسگر تشعشع بادوام و برگشت پذیر برای محیط‌های شدید استفاده شود.
آنها امیدوارند این شیشه را بیشتر توسعه داده و از آن به عنوان سکوی پرشی برای ساخت شیشه‌هایی استفاده کنند که توانایی خود ترمیمی مشابهی دارند.
کانگ می‌گوید: در حرکت رو به جلو، قصد داریم سرامیک‌های جدید القا شده تابشی همراه با روش‌های مترولوژی نوری و ریزساختاری همزمان بسازیم تا توسعه سکو‌های نوری سبک وزن فوق العاده سریع را محقق کنیم.
نتایج این تحقیقات در نشریه Materials Research Society Bulletin منتشر شده است.
انتهای پیام/