علماء يكتشفون انخفاض صلابة الألماس عند تحويله إلى مقياس نانوي

#سواليف

يفتح بحث جديد أجراه علماء صينيون الطريق أمام استخدام الألماس النانوي في تقنيات إلكترونية وكمومية حديثة.
علماء يكتشفون انخفاض صلابة الألماس عند تحويله إلى مقياس نانوي

يبدو الألماس مادة أبدية، لكن تصغيره إلى أبعاد نانوية يجعله أكثر “ليونة”. وقد أظهرت تجربة على أصغر ألماس تمت دراسته على الإطلاق مدى انخفاض صلابته، والأهم من ذلك، تفسير هذا الانخفاض.

وقال البروفيسور شان تشونشين من جامعة “تشنغتشو” الصينية: “من المعروف على نطاق واسع أن الألماس كبير الحجم يتمتع بصلابة وقساوة فائقتين، لكن الأمر يختلف على المقياس النانوي”.

وأُجريت تحت إشرافه تجارب لدراسة خصائص ألماس مُصغّر بقطر 4 نانومترات، أي أصغر بمئات المرات من بعض الفيروسات، وقد نُشرت النتائج في مجلة Physical Review X.

وتم ضغط الألماس النانوي بين سندانين ماسيين مزودين بأجهزة قياس للقوة، بينما جرى رصد التغيرات في البنية البلورية باستخدام المجهر.

وبحسب شان، فإن القياسات على المقياس النانوي تُعد شديدة الصعوبة، نظرا لصغر الإشارات المقاسة وتأثرها بأي ضوضاء خارجية. وللتغلب على ذلك، أُجريت التجارب على نحو مئة عينة مختلفة، وفي بيئة فراغ عال لتقليل تأثير جزيئات الهواء.

وتبين أنه عند تقليل حجم الألماس من 12 إلى 4 نانومترات، تنخفض صلابته بنحو 30%، ما يجعله أكثر مرونة.

وأوضح شان أن هذه التغيرات فُسّرت عبر محاكاة حاسوبية اعتمادا على نتائج القياسات، مشيرا إلى أنه على هذا المقياس الصغير جدا، تصبح نسبة الذرات السطحية إلى الذرات الداخلية كبيرة، كما أن الروابط بين هاتين المنطقتين تكون أضعف، ما يؤدي إلى انخفاض الصلابة مقارنة بالألماس الكبير.

كما أشار البروفيسور لو يانغ من جامعة مدينة هونغ كونغ، والذي كان من أوائل من أثبتوا أن الألماس النانوي يمكن أن يكون أقل صلابة وهشاشة، إلى أن الدراسة تكشف تغيرات غير متوقعة في خصائص الألماس مقارنة بالأبحاث السابقة، خاصة أن العينات المستخدمة كانت أصغر بعشرة أضعاف.

وأضاف لو يانغ أن هذه النتائج مهمة لأن الألماس النانوي أصبح مادة واعدة لتطوير أجهزة إلكترونية وتقنيات كمومية جديدة، مشيرًا إلى أن انخفاض تكلفة الألماس الصناعي يجعل من الممكن توسيع استخدامه في مجالات متعددة.

هذا المحتوى علماء يكتشفون انخفاض صلابة الألماس عند تحويله إلى مقياس نانوي ظهر أولاً في سواليف.