نجح تعاون بين باحثين من معاهد مثل جامعة زينغزهو، وأكاديمية هينان للعلوم، وجامعة نينغبو، وجامعة جيلين من تطوير ألماس قادر على توصيل الكهرباء بنجاح، حسب ما أفادت به صحيفة South China Morning Post (SCMP). معظم الماسات التي تتشكل بشكل طبيعي عمرها مليار سنة على الأقل وتتشكل ببطء على عمق يصل إلى 250 كيلومترًا تحت سطح الأرض. يتميز الألماس بصلابته وقدرته على توصيل الحرارة، وهو الأعلى بين المواد الطبيعية الموجودة بشكل طبيعي، إضافةً إلى إيجاد تطبيقات يومية له في الحياة اليومية.
أسفر سعر الألماس المرتفع عن تطور صناعة الألماس الاصطناعية إذ يعالج الكربون عالي النقاء تحت ظروف متطرفة لتوليد الألماس المنمذج في المختبر. تعتبر تشنغتشو في هينان، الصين، أكبر مُنتِج للألماس المنمذج في العالم وتسهم في 80% من صادرات الصين للألماس الاصطناعي. تعلمت الصناعة كيفية صنع ألماس قادر على توصيل الكهرباء بالتعاون مع العلماء.
كيف يصنع الألماس الموصل؟
تُستخدم تقنيات مثل الضغط العالي ودرجة الحرارة العالية (HPHT) أو ترسيب الكربون من البخار (CVD) لصنع الألماس الاصطناعي. ومع ذلك، ستظل هذه الطرق تحتفظ بخصائص الألماس الطبيعي، الذي لا يوصل الكهرباء. استخدم الباحثون الجرافين، وهو شكل آخر من أشكال الكربون ذو التوصيل الكهربائي العالي، لتطوير الألماس القادر على التوصيل. تتضمن الطريقة المستخدمة من قبل الباحثين تكوين مركبات بحجم سنتيمتر من الألماس والجرافين.
استخدم الباحثون النانو ألماس، لتركيب حبيبات ألماس فائقة الدقة متصلة مع طبقات الجرافين. أُجريَت العملية ضمن نطاق درجة حرارة معتدل يتراوح بين 1,300 و1,500 درجة مئوية وظروف ضغط بقوة 12 جيجاباسكال.
أفاد خبراء في مجال مواد الألماس والفيزياء عالية الضغط لصحيفة South China Morning Post (SCMP) بأن هذه الظروف متوافقة مع الطرق الحالية المستخدمة لإنتاج الألماس المنمذج في المختبر.
أين سيستخدم الألماس الموصل؟
يحافظ الهيكل المركب لهذه الألماسات الجديدة أيضًا على صلابة الألماس، ما يعني أنه لن يكون من السهل كسرها. يقترح الباحثون أن هذا يجعلها مثالية للاستخدام في بيئات متطلبة مثل محركات الطائرات والمركبات الفضائية.
نظرًا لمتانة المادة، يمكن استخدامها أيضًا في خطوة التحفيز الكهربائي في معالجة المياه العادمة. بالإضافة إلى ذلك، قد تسمح البيئات الحمضية أو القلوية الشديدة -التي تكون ساخنة للغاية للعمل فيها- للألماس الجديد بإظهار قدراته.
تبدو الألماسات الجديدة بلون أسود ممل بدلًا من اللمعان الواضح أو الألوان الملونة التي يتوقع المرء أن تكون عليه نظرًا لأن الباحثين استخدموا الجرافين.
أُنتِج الألماس في المرحلة التجريبية بقطر 13 ملم وسمك لا يتجاوز 2 ملم. قد يعتقد الشخص في البداية أنها عملة متسخة عند النظر إليها.
يعتقد الباحثون مع ذلك بثقة أنه بدون تزايد الطلبات التطبيقية، سيكون بإمكانهم تعديل حجم وشكل الألماس المنتج. كتب الباحثون في ورقة بحثية نشروها في فبراير: «اكتشافاتنا تُمهِّد الطريق لتحقيق مواد ألماسية كبيرة الحجم، قادرة على التوصيل ومتينة بشكل فائق تحت ظروف اصطناعية معتدلة، الأمر الذي يسهل استخدامها العملي في التطبيقات الصناعية ذات الصلة».
نُشِرت النتائج في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.
اقرأ أيضًا:
باحثون يحولون البلاستيك إلى ألماس ونوع جديد من المياه باستعمال ليزر قوي
ترجمة: حمداش رانية
تدقيق: ريم الجردي
