لندن-سبأ:
يُعرف الماس أنه أصلب مادة طبيعية على وجه الأرض، على الرغم من تطوير أشكال صناعية أكثر صلابة - وهو إنجاز نجح الباحثون في تحقيقه مرة أخرى، من خلال نهج جديد لتشكيل الماس.
ووضع الفريق الجرافيت (مادة أخرى شديدة الصلابة) تحت ضغط شديد، قبل تسخينه إلى 1800 كلفن (أي 1527 درجة مئوية أو 2780 درجة فهرنهايت). والماس الناتج له بنية بلورية شبكية سداسية الشكل، وليس البنية المكعبة العادية.
وتم جذب الماس السداسي (أو اللونسداليت) إلى انتباه العلماء لأول مرة منذ أكثر من 50 عامًا ، بعد اكتشافه في موقع اصطدام نيزكي. البحث الجديد هو أول دليل قاطع على أن هذا الهيكل الداخلي يعزز الصلابة.
ويقول الباحثون في ورقتهم التي نشرت في مجلة "مواد الطبيعة"Nature Materials : "تحتوي الماسات الطبيعية والاصطناعية في الغالب على شبكة مكعبة، في حين أن البنية السداسية النادرة - المعروفة باسم الماس السداسي (HD) - لم يتم استكشافها إلى حد كبير بسبب انخفاض درجة النقاء والحجم الضئيل لمعظم العينات التي تم الحصول عليها" ...ولا يزال تركيب HD يشكل تحديًا وحتى وجوده لا يزال مثيرًا للجدل."
وتبلغ صلابة الماسة المنتجة حديثًا 155 جيجا باسكال (GPa)، وهو مقياس للضغط في الأساس: الضغط الذي يمكن للمادة أن تتحمله. وبالمقارنة، تبلغ صلابة الماس الطبيعي حوالي 110 جيجا باسكال.
كما أن الاستقرار الحراري مثير للإعجاب أيضًا. حيث أفاد الباحثون أن الماس السداسي الاصطناعي يمكن أن يظل سليمًا حتى درجة حرارة لا تقل عن 1100 درجة مئوية (2012 درجة فهرنهايت)، مقارنة بـ 900 درجة مئوية (1652 درجة فهرنهايت) للماس النانوي المستخدم غالبًا في التطبيقات الصناعية. يمكن للماس الطبيعي أن يتحمل درجات حرارة أعلى، ولكن فقط في الفراغ .
وبالإضافة إلى التغلب على بعض القيود التي واجهها الباحثون في السابق عند تصنيع الماس السداسي، تمكن الفريق من تحديد طرق يمكن من خلالها توسيع نطاق العملية في المستقبل.
"لقد اكتشفنا أنه عندما يتم ضغط الجرافيت إلى ضغوط أعلى بكثير - وهو ما تم استكشافه نادرًا في السابق - فإن الماس السداسي يتشكل بشكل تفضيلي من مراحل ما بعد الجرافيت عندما يتم تطبيق التسخين تحت الضغط"، كما كتب الباحثون.
هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به قبل أن يتم إنتاج هذا النوع من الماس على نطاق واسع، ولكن قراءات الصلابة والاستقرار الحراري لهذه الدفعة الأولى تشير إلى أن المادة واعدة للاستخدام في الحفر أو الآلات أو تخزين البيانات .
وهذه ليست المرة الأولى التي يحاول فيها العلماء إنشاء ماسات شبكية سداسية الشكل في المختبر. ففي مشروع سابق نُفذ في عام 2016، نجح العلماء في إنشاء هذه الماسات من الكربون غير المتبلور، وهي مادة ليس لها شكل محدد.
والآن، بعد أن تم تنفيذ طريقة أخرى للتركيب في المختبر - وثبت أنها تنتج مادة ماسية شديدة الصلابة - يمكن أن يستمر البحث في كيفية تحقيق أقصى استفادة من هذه المادة النادرة.
"تقدم نتائجنا رؤى قيمة فيما يتعلق بتحويل الجرافيت إلى الماس تحت ضغط ودرجة حرارة مرتفعين، مما يوفر فرصًا لتصنيع وتطبيقات هذه المادة الفريدة"، كما كتب الباحثون.