واشنطن – تمكن علماء من إثبات أن الماس السداسي الذي تم إنشاؤه في المختبر يتمتع بصلابة أقسى من الماس المكعب الموجود في الطبيعة والمستخدم في صياغة المجوهرات.
ويبدو أن أقوى مادة في الطبيعة أصبح لديها الآن بعض المنافسة الشديدة، حيث أنه لأول مرة، يمتلك العلماء أدلة دامغة على أن الماس السداسي من صنع الإنسان أقوى من الألماس المكعب الشائع الموجود في الطبيعة.
وعثر على الماس السداسي، والذي سمي وفقا لهيكله البلوري ذي الجوانب الستة، في بعض مواقع اصطدام النيزك، وتم صنع البعض الآخر لفترة وجيزة في المختبرات، لكن هذه كانت صغيرة جدا بحيث لا يمكن قياسها.
وابتكر علماء في معهد فيزياء الصدمات التابع لجامعة ولاية واشنطن ماسات سداسية الأضلاع كبيرة بما يكفي لقياس صلابتها باستخدام الموجات الصوتية.
ونشرت تفاصيل النتائج التي توصلوا إليها في ورقة بحثية حديثة في Physical Review B.
وقال يوجيندرا غوبتا، مدير معهد فيزياء الصدمات والمؤلف المشارك في الدراسة: “الماس مادة فريدة جدا. إنها ليست الأقوى فقط، فهي تتمتع بخصائص بصرية جميلة وموصلية حرارية عالية جدا. والآن قمنا بصنع الشكل السداسي من الماس، الذي تم إنتاجه في ظل تجارب ضغط الصدمات، وهو أكثر صلابة وأقوى من الأحجار الكريمة العادية”.
ولطالما أراد العلماء إنشاء مادة أقوى من الماس الطبيعي، والتي يمكن أن يكون لها مجموعة متنوعة من الاستخدامات في الصناعة.
وفي حين أن العديد من النظريات تقول إن الماس السداسي سيكون أقوى، فإن دراسة جامعة ولاية واشنطن (WSU) تقدم أول دليل تجريبي على أنها كذلك.
وركز المؤلف الرئيسي ترافيس فولز، وهو الآن باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر لورانس ليفرمور الوطني، في أطروحته في جامعة ولاية واشنطن على إنشاء الماس سداسي الأضلاع من الغرافيت.
وفي هذه الدراسة، استخدم كل من فولز وغوبتا، البارود والغاز المضغوط لدفع أقراص الغرافيت الصغيرة بحجم عشرة سنتات تقريبا بسرعة نحو 15 ألف ميل في الساعة على مادة شفافة. وأنتج التأثير موجات الصدمة في الأقراص التي حولتها بسرعة كبيرة إلى ماس سداسي.
ومباشرة بعد الاصطدام، أصدر الباحثون موجة صوتية صغيرة واستخدموا الليزر لقياس حركتها عبر الماس.
ويتحرك الصوت بشكل أسرع من خلال المواد الأكثر صلابة. وكان الصوت سابقا يتحرك سريعا عبر الماس المكعب، وفي الماس السداسي الذي تم إنشاؤه في المختبر، تحرك بشكل أسرع.
وحدثت كل عملية في عدة أجزاء من المليار من الثانية، أو نانو ثانية، لكن الباحثين تمكنوا من إجراء قياسات الصلابة قبل أن يدمر تأثير السرعة العالية الماس.
والصلابة هي قدرة المادة على مقاومة التشوه تحت قوة أو ضغط، على سبيل المثال، الصخر هو أكثر صلابة من المطاط حيث ينثني المطاط عند الضغط عليه. والصلابة هي مقاومة الخدش أو تشوهات السطح.
وإذا تقدم العلم إلى النقطة التي يمكن فيها إنشاء الماس السداسي المصنوع في المختبر واستعادته، فيمكن أن يكون له مجموعة من الاستخدامات.
وقال فولز: “المواد الصلبة مفيدة لقدرات التشغيل الآلي. تم استخدام الماس لفترة طويلة في ريشة المثقب (أداة حادة توضع في فتحة المثقب لإحداث فتحات في المواد المختلفة)، على سبيل المثال. ونظرا لأننا وجدنا أن الماس السداسي من المحتمل أن يكون أقوى من الماس المكعب، فقد يكون بديلا ممتازا للمعالجة أو الثقب أو أي نوع من التطبيقات حيث يستخدم الماس المكعب عادة”.
وفي حين أن المزايا الصناعية واضحة، قال غوبتا إن الماس المكعب المصنوع في المختبر حاليا له قيمة أقل مقارنة بأقرانه الطبيعيين.
المصدر: ساينس ديلي