پایان امپراطوری الماس؛ دانشمندان ماده‌ای سخت‌تر و با ارزش‌تر از الماس کشف کردند

راز بقا: الماس همیشه به عنوان سخت‌ترین ماده طبیعی شناخته شده است. همین ویژگی باعث شده از گذشته تا امروز در صنایع مختلف از ابزار‌های حفاری گرفته تا جواهرات، کاربرد گسترده‌ای داشته باشد. اما دانشمندان اخیراً موفق به ساخت نوعی الماس جدید در آزمایشگاه شده‌اند که ۵۸ درصد سخت‌تر از الماس‌های معمولی است. این ماده که به الماس شهاب‌سنگی یا لونسدالیت (Hexagonal Diamond) معروف است، می‌تواند در آینده جایگزین الماس‌های زمینی شود و تحولی بزرگ در صنایع پیشرفته ایجاد کند.

داستان کشف الماس شهاب‌سنگی

به گزارش راز بقا، برای نخستین بار در دهه ۱۹۶۰، دانشمندان به ساختار متفاوتی از الماس پی بردند. بعد‌ها نمونه‌های کوچکی از این ماده در شهاب‌سنگ Canyon Diablo که حدود ۵۰ هزار سال پیش در بیابان آریزونا سقوط کرده بود، کشف شد. به دلیل ناخالصی‌های موجود در نمونه‌های شهاب‌سنگ، بسیاری از محققان درباره وجود واقعی این نوع الماس تردید داشتند.

تفاوت الماس شهاب‌سنگی با الماس معمولی

الماس زمینی دارای ساختار مکعبی (cubic) است. در این ساختار، هر اتم کربن با چهار اتم دیگر پیوندی مساوی و زاویه‌ای ۱۰۹/۵ درجه دارد که یک شبکه بی‌پایان از چهاروجهی‌های منظم ایجاد می‌کند.

در مقابل، الماس شهاب‌سنگی ساختار شش‌ضلعی (hexagonal) دارد. تفاوت اصلی در این است که به جای سه لایه تکرارشونده (A، B، C)، تنها دو لایه A و B در آرایش اتمی آن دیده می‌شود. همین تغییر کوچک در لایه‌بندی باعث افزایش چشمگیر سختی می‌شود.

بازسازی شرایط شهاب‌سنگ در آزمایشگاه

دانشمندان در پکن توانستند شرایط مشابه برخورد یک شهاب‌سنگ با زمین را در آزمایشگاه بازسازی کنند. آنها از دستگاهی به نام سلول سندان الماسی (diamond anvil cell) استفاده کردند که با فشار بسیار بالا نمونه را فشرده می‌کند.

این تیم از گرافیت خالص آغاز کرد و آن را تحت فشار ۲۰ گیگاپاسکال (۲۰۰ هزار برابر فشار جو) قرار داد. سپس با استفاده از لیزر و گرمایی بیش از ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد، لایه‌های کربن را مجبور کردند تا تغییر آرایش دهند و ساختار شش‌ضلعی شکل بگیرد. در ادامه فشار به‌آرامی کاهش داده شد تا کریستال دوباره به گرافیت تبدیل نشود.

تأیید ساختار الماس شش‌ضلعی

به گزارش راز بقا با کمک میکروسکوپ الکترونی و پراش پرتو X، پژوهشگران موفق شدند ساختار AB و آرایش شش‌ضلعی کریستال‌ها را تأیید کنند. هرچند نمونه‌ها هنوز ناخالصی‌هایی از الماس مکعبی داشتند، اما این دستاورد نشان داد که تولید لونسدالیت در آزمایشگاه کاملاً امکان‌پذیر است.

برای مطالعه بیش‌تر بخوانید:

سنگ آکوامارین «شاه کشمیر»؛ باارزش‌ترین سنگ جهان در پاکستان که هر قیراط آن ۵۰۰ میلیون تومان ارزش دارد

اوبسیدین؛ شیشه آتشفشانی براق که از دل کوه‌های ایران یافت می‌شود و در جواهرسازی کاربرد دارد

کاربرد‌های احتمالی الماس شهاب‌سنگی

دانشمندان معتقدند که این نوع الماس می‌تواند در آینده جایگزین الماس‌های معمولی در بسیاری از صنایع شود. برخی از مهم‌ترین کاربرد‌های آن عبارتند از:

ابزار‌های حفاری فوق‌سخت

ماشین‌آلات دقیق و صنعتی

الکترونیک‌های پیشرفته و مقاوم

فناوری‌های کوانتومی

سیستم‌های مدیریت حرارتی

هرچند استفاده صنعتی از این الماس ممکن است تا حدود ۱۰ سال آینده زمان ببرد، اما بدون شک می‌تواند انقلابی در حوزه مواد فوق‌سخت ایجاد کند.

به گزارش راز بقا ساخت الماس شهاب‌سنگی در آزمایشگاه، نقطه عطفی در علم مواد به شمار می‌رود. این ماده نه‌تنها از نظر علمی جالب و منحصر‌به‌فرد است، بلکه می‌تواند آینده صنایع مختلف را دگرگون کند. اکنون نگاه‌ها به سمت تولید نمونه‌های بزرگ‌تر و خالص‌تر از این الماس است تا راه برای کاربرد‌های واقعی آن هموار شود.