کشف فاز جدیدی از کربن که از الماس هم سخت تر است !

در صنعت برای ساختن الماس، معمولا گرافیت را تحت فشار و دمای بسیار بالا قرار می دهند. به همین دلیل ساخت این ماده در حجم کم و با هزینه زیاد صورت می گیرد. اما با توجه به یافته محققان دانشگاه ایالت کارولینای شمالی به نظر می رسد این شیوه قرار است به زودی تغییر کند. این محققان فاز جدیدی از کربن به نام کیو-کربن (Q-carbon) پیدا کرده اند که در دما و فشار محیط تولید می شود.
جی نارایان (Jay Narayan) ، پروفسور علوم و مهندسی مواد در دانشگاه کارولینای شمالی و نویسنده اصلی 3 مقاله درباره این تحقیق، می گوید: ما سومین فاز جامد کربن را ساخته ایم (فاز های اول و دوم گرافیت و الماس هستند). این فاز در طبیعت فقط در مرکز بعضی از سیاره ها یافت می شود.
کیو-کربن از الماس هم سخت تر است. این ماده در بین اجسام دیگر می درخشد (با نوری شبیه به فلورسانس)، حتی اگر در معرض انرژی خیلی کمی قرار بگیرد. این ماده فرومغناطیس است؛ یعنی اگر تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی کوچک قرار بگیرد، حوزه های مغناطیسی اش مرتب می شوند و ماده خاصیت مغناطیسی پیدا می کند. بنا بر این ماده ای که خودش خاصیت آهن ربایی ندارد برای مدت محدودی مثل آهن ربا عمل می کند. نارایان می گوید: ما حتی فکرش را هم نمی کردیم که همچین چیزی ممکن باشد! همین خواص، کیو-کربن را اسرارآمیزتر می کند.
برای ساختن کیو-کربن، اول یاقوت، شیشه یا پلیمر پلاستیک را با لایه ای از کربن غیر متبلور می پوشانند. سپس اشعه لیزر را به مدت کوتاه اما با شدت زیاد به کل ماده می تابانند. این تابش فقط 200 نانو ثانیه طول می کشد، اما همین مقدار برای بالا بردن دمای کربن تا 4 هزار کلوین (حدود3727 درجه سلسیوس) کافیست. محققان با تغییر مدت زمان تابش لیزر می توانند کیفیت و کمیت کربن حاصل را تغییر دهند. مثلا می توانند آن را به شکل تک بلوری یا دیگر شکل های الماس بسازند. برای نمایش بیشتر تطبیق پذیری کیو-کربن، محققان ورقه هایی به ضخامت 20 تا 500 نانومتر از این ماده را تولید کردند.

دانشمندان فاز جدیدی از کربن به نام کیو-کربن را پیدا کرده اند که در دما و فشار محیط تولید می شود.

کیو- کربن دقیقا چه کاربردی دارد؟

برای شناخت این فاز جدید و پیچیده کربن، کار و تحقیق بیشتری نیاز است. دقیقا نمی دانیم کیو-کربن به چه دردی می خورد، اما آمادگی آن برای آزاد کردن الکترون، این ماده را برای استفاده در زمینه الکترونیک مناسب می کند. بقیه استفاده های آن با تحقیقات بعدی مشخص می شود.
نارایان می گوید: می توانیم سوزن هایی در ابعاد نانو و میکرو، نانودات یا صفحه های الماسی با مساحت بالا را برای کاربرد های پزشکی و فرآیند های صنعتی تولید کنیم. هم چنین می توانیم سوییچ های حرارت بالا برای الکترونیک قدرت بسازیم. این اشیای الماسی ساختار تک بلوری دارند که باعث می شود از مواد چندبلوری سخت تر باشند. همه این کار ها هم در دمای اتاق و فشار محیط قابل انجام است. حتی لیزری که در این فرآیند استفاده می شود همان لیزری است که در جراحی چشم به کار می رود؛ پس با فرآیندی ارزان می توانیم وسایل جدید تولید کنیم.
نارایان می گوید: ما می توانیم صفحه های کیو-کربن بسازیم و داریم با خواص آن آشنا می شویم، اما هنوز در مراحل اولیه فهمیدن کاربرد های آن هستیم. ما اطلاعات زیادی از الماس داریم و می توانیم نانودات الماسی بسازیم. اما هنوز نمی دانیم چطور نانودات ها یا سوزن هایی در اندازه میکرو از جنس کیو-کربن بسازیم و داریم روی آن کار می کنیم.

منبع