دانشمندان ژاپنی الماسی سخت تر ساختند
پژوهشگران ˮدانشگاه تسوكوباˮ(University of Tsukuba) ژاپن در مطالعه اخیرشان با بهره گیری از یك روش جدید موفق به ساخت الماسی سخت تر از الماس های معمول شده اند.
به گزارش با فناوری به نقل از ایسنا، این روش جدید به دانشمندان امکان ایجاد الماس های سخت تر را می دهد. اینگونه الماس ها می توانند در کارهای صنعتی که الماس مصنوعی برای برش استفاده می شود کاربرد داشته باشند. پژوهشگران نام این الماس را "الماس های پنتا"(pentadiamonds) گذاشته اند.
دانشمندان ژاپنی طی این مطالعه روشی را برای تنظیم مجدد اتم های کربن در یک الماس ابداع کردند که با این روش الماس سخت تر و محکم تر از گذشته می شود.
پژوهشگران از محاسبات کامپیوتری برای تبدیل الماس به مواد سخت تر از آن چیزی که بطور طبیعی وجود دارد استفاده کردند.
الماس ها تنها پیکربندی های تشکیل شده از اتم های کربن که به آنها آلوتروپ ها گفته می شود، نیستند. در آنها سرب نیز وجود دارد همان ماده ای که در مداد و نانولوله های کربن وجود دارد.
نحوه سخت شدن آلوتروپ تا حد زیادی به نحوه پیوند اتم های آنها بستگی دارد. در الماس های منظم، هر اتم کربن با پیوندی یگانه به چهار اتم کربن دیگر اتصال یافته است.
آنچه پژوهشگران این دانشگاه انجام دادند این بود که ببینند اگر اتم های کربن در یک ساختار پیچیده تر شکل بگیرند چه اتفاقی می افتد. بدین سبب پژوهشگران برای محاسبه پایدارترین پیکربندی اتمی از یک روش محاسباتی به نام نظریه تابعی چگالی(DFT) استفاده کردند.
نظریه تابعی چگالی نظریه ای در قالب مکانیک کوانتومی جهت بررسی ساختار الکترونی مواد در سیستم های بس ذره ای است. در این نظریه، با معرفی تابعی جهان شمول انرژی و وردش گیری از آن، خاصیت های الکترونی ماده(در اینجا چگالی الکترون) بدست می آید.
پژوهشگران با بهره گیری از این روش دریافتند که مدول یانگ یا مدول الاستیسیته(سختی الماس پنتا) نزدیک به ۱۷۰۰ گیگاپاسکال است در حالی که میزان سختی یک الماس معمولی ۱۲۰۰ گیگاپاسکال است.
پروفسور "مینا مارویاما"(Mina Maruyama) یکی از پژوهشگران این مطالعه توضیح داد: نه فقط الماس پنتا سخت تر از الماس معمولی است، بلکه چگالی آن بسیار کمتر و برابر با گرافیت است.
پروفسور "سوسومو اوکادا"(Susumu Okada) یکی از پژوهشگران این مطالعه در آخر اضافه کرد: این کار قدرت طراحی مواد اولیه را نشان میدهد. علاوه بر کاربردش در برش صنعتی و حفاری، ممکنست از الماس های پنتا بجای سلول سندان الماس که بتازگی از آنها در تحقیقات علمی برای بازآفرینی فشار شدید در داخل سیارات استفاده می شود نیز استفاده گردد.
سلول سندان الماس(DAC) وسیله ای با فشار بالا است که در آزمایش های علمی مورد استفاده قرار می گیرد. این وسیله فشرده سازی یک قطعه کوچک(ابعاد کوچکتر از میلی متر) را در فشارهای شدید، معمولاً تا حدود ۱۰۰–۲۰۰ گیگاپاسکال امکان پذیر می کند، بااینکه دستیابی به فشارهای تا ۷۷۰ گیگاپاسکال امکان پذیر است. از این وسیله برای بازسازی فشار موجود در سیارات استفاده شده است تا مواد و فازهایی که در شرایط عادی محیط مشاهده نشده اند، بررسی شوند.
یافته های این مطالعه در مجله "Physical Review Letters" منتشر گردید.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب