دانشمندان الماس متخلخل ساختند
به گزارش کادایف، محققان سوئدی با هدایت اتم های کربن به ساختار متخلخل الماس، ماده ای با پایداری بالا و امکان ذخیره سازی مولکول ها تولید کردند.
به گزارش کادایف به نقل از خبر آنلاین و برپایه گزارش زومیت، الماس یکی از سخت ترین و پایدارترین مواد شناخته شده در طبیعت است، اما ساختار فشرده آن محدودیت هایی برای برخی کاربردهای پیشرفته به وجود می آورد. به تازگی، محققان موفق به ساخت نوع تازه ای از ساختار کربنی شده اند که می تواند مرز میان الماس و مواد کربنی پیشرفته را تغییر دهد.
ماده جدید که الماس متخلخل نام دارد، ساختاری شبیه الماس دارد، اما بر خلاف الماس معمولی درون آن شبکه ای از حفره های خیلی ریز به وجود آمده است. این خصوصیت به ماده جدید امکان می دهد در کنار سختی و پایداری بالای الماس، قابلیت هایی مانند ذخیره سازی مولکول ها و تعامل بیشتر با مواد دیگر را هم داشته باشد.
کربن یکی از متنوع ترین عناصر در طبیعت است و می تواند چارچوب های بطورکامل متفاوتی بوجود آورد. الماس و گرافن دو نمونه شناخته شده از مواد کربنی هستند که هرکدام خصوصیت های منحصربه فردی دارند.
در الماس، اتم های کربن در شبکه سه بعدی خیلی فشرده ای قرار گرفته اند. همین ساختار سبب سختی فوق العاده، مقاومت شیمیایی بالا و رسانایی گرمایی زیاد آن می شود. در مقابل، گرافن از یک لایه ی دوبعدی از اتم های کربن تشکیل شده و به سبب استقامت بالا، وزن کم و خصوصیت های الکتریکی خاص، توجه زیادی را در فناوری های مختلف به خود جلب کرده است.
محققان سال ها بدنبال ساخت موادی بوده اند که بتوانند قسمتی از خصوصیت های این دو ماده را همزمان داشته باشند. به گزارش آی اف ال ساینس، تیمی از محققان دانشگاه گوتنبرگ و دانشگاه صنعتی چالمرز در سوئد توانسته اند ساختار جدیدی از کربن ایجاد کنند که از نظر آرایش اتمی به الماس شباهت دارد، اما مانند الماس معمولی بطورکامل فشرده نیست.
در ماده جدید، اتم های کربن شبکه سه بعدی منظمی ایجاد می کنند، اما درون این شبکه کانال ها و فضاهای خالی خیلی کوچکی وجود دارد. همین تخلخل، خصوصیتی است که الماس طبیعی بدون آن است.
ماده جدید می تواند در کنار سختی و پایداری الماس، خصوصیت هایی مانند ذخیره سازی مولکول ها و کاربرد در فناوری های انرژی و شیمیایی را فراهم کند
ایجاد ساختار متخلخل ساده نیست، برای اینکه اتم های کربن تمایل دارند در شرایط مختلف به صورت های متفاوتی مانند گرافیت یا الماس مرتب شوند. محققان با بهره گیری از روشهای شیمیایی ویژه توانستند اتم ها را به سوی تشکیل این شبکه کربنی جدید هدایت کنند.
وجود حفره های داخلی سبب می شود این ماده بتواند مولکول ها را در خود بگنجاند یا اجازه عبور آنها را بدهد. این خصوصیت در موادی که برای ذخیره سازی، جداسازی یا واکنش های شیمیایی استفاده می شوند، اهمیت زیادی دارد. به عنوان نمونه، چنین ساختارهایی می توانند در آینده برای ذخیره گازها، ساخت کاتالیزورهای شیمیایی، فناوری های انرژی و سنسورهای پیشرفته بررسی شوند.
با این حال، حفظ خصوصیت های الماس مانند پایداری بالا و مقاومت مکانیکی می تواند این ماده را نسبت به خیلی از مواد متخلخل معمولی متفاوت کند. محققان این ساختار را قسمتی از نسل جدید مواد کربنی می دانند که تلاش می کنند خصوصیت های چند ماده شناخته شده را در شبکه ای واحد ترکیب کنند.
الماس متخلخل هنوز در مرحله پژوهشی قرار دارد و معلوم نیست تولید آن در مقیاس صنعتی تا چه اندازه عملی خواهد بود. دانشمندان باید دوام، هزینه ساخت و عملکرد حقیقی این ماده را در کاربردهای مختلف بررسی نمایند. بااین حال، ساخت این ماده نشان میدهد خانواده کربن بازهم ظرفیت ایجاد چارچوب های بطورکامل جدیدی را دارد که ممکنست خصوصیت هایی فراتر از مواد کربنی شناخته شده امروزی داشته باشند.
پژوهش در ژورنال PNAS انتشار یافته است.
منبع: کادایف
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب