دانشمندان ژاپنی الماسی سخت تر ساختند - مجله ایرکا

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 گردد.

محققان از محاسبات رایانه ای برای تبدیل الماس به مواد سخت تر از آن چیزی که به طور طبیعی وجود دارد استفاده کردند.

الماس ها تنها پیکربندی های تشکیل شده از اتم های کربن که به آنها آلوتروپ ها گفته می گردد، 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 محققان این دانشگاه انجام دادند این بود که ببینند اگر اتم های کربن در یک ساختار پیچیده تر شکل بگیرند چه اتفاقی می افتد. بنابراین محققان برای محاسبه پایدارترین پیکربندی اتمی از یک روش محاسباتی به نام نظریه تابعی چگالی(DFT) استفاده کردند.

نظریه تابعی چگالی نظریه ای در چارچوب مکانیک کوانتومی برای آنالیز ساختار الکترونی مواد در سیستم های بس ذره ای است. در این نظریه، با معرفی تابعی دنیا شمول انرژی و وردش گیری از آن، ویژگی های الکترونی ماده(در اینجا چگالی الکترون) بدست می آید.

محققان با استفاده از این روش دریافتند که مدول یانگ یا مدول الاستیسیته(سختی الماس پنتا) نزدیک به 1700 گیگاپاسکال است در حالیکه میزان سختی یک الماس معمولی 1200 گیگاپاسکال است.

پروفسور مینا مارویاما(Mina Maruyama) یکی از محققان این مطالعه شرح داد: نه تنها 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 محققان این مطالعه در پایان اضافه کرد: این کار قدرت طراحی مواد اولیه را نشان می دهد. علاوه بر کاربردش در برش صنعتی و حفاری، ممکن است از الماس های پنتا به جای سلول سندان الماس که اخیرا از آنها در تحقیقات علمی برای بازآفرینی فشار شدید در داخل سیارات استفاده می گردد 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 100-200 گیگاپاسکال امکان پذیر می نماید، اگرچه دستیابی به فشارهای تا 770 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، آنالیز شوند.

یافته های این مطالعه در مجله Physical Review Letters منتشر شد.