الماس یکی از سخت‌ترین مواد معدنی این کره خاکی است، اما دانشمندان راهی را پیدا کرده‌اند که به‌وسیله آن می‌توان الماس‌ها را خم و تغییر شکل داد. کلید این فرآیند نیز این است که در کوچکترین مقیاس ممکن به این کار اقدام کرد. محققان با پرتودار کردن یک میدان الکتریکی متشکل از الماس‌هایی به طول 20 نانومتر (حدود 10000 برابر کوچک‌تر از موی یک انسان)، موفق شده‌اند تا این الماس‌ها را بدون هیچ‌گونه شکستگی، حدود 90 درجه خم کنند.

یک میکروسکوپ الکترونی در این اقدام جسورانه مورداستفاده قرار گرفته است. این دستگاه هیچ آسیبی را به این الماس‌ها وارد نمی‌کند، اما می‌تواند در حد خم کردن این ذرات به آن‌ها بار الکترواستاتیک وارد کند و همچنین آن‌ها را به حالت اولیه خود بازگرداند. این دستاورد مهم می‌تواند در زمینه‌های استفاده از الماس‌ها مانند: ذخیره انرژی، مواد محافظتی و یا حتی پردازش کوانتومی نیز کاربرد داشته باشد. محققان همچنین می‌گویند که این دستاورد می‌تواند چالش‌هایی را نیز برای نانوتکنولوژی به وجود آورد.

بلیک ریگان (Blake Regan)؛ دانشمند مواد، از دانشگاه فناوری سیدنی در استرالیا می‌گوید: “الماس در زمینه کاربردهای نوظهور مانند نانوفوتونیک، سیستم‌های مکانیکی میکروالکتریک و محافظت پرتویی نقشی پیشگامانه دارد. ما باید بدانیم که این مواد در مقیاس نانو چگونه رفتار کرده، خم شده، تغییر شکل و تغییر وضعیت داده و همچنین شکسته می‌شوند. ما این اطلاعات را درباره الماس‌های تک کریستالی در دست نداشتیم.”

ریگان و همکارانش کنجکاو هستند تا بدانند هنگامی‌که با نمونه‌های بسیار کوچک الماس‌ها کار می‌کنند، خواص مکانیکی این مواد چگونه تغییر می‌کند. آن‌ها شبیه‌سازی‌های دینامیکی مولکولی را در کنار آزمایش‌های خویش به اجرا درآورده‌اند تا بتوانند مکانیزم‌های اساسی را تجریه‌و‌تحلیل کنند.

همان‌طور که محققان ذرات باریک الماس را به جلو و عقب خم می‌کردند، گاهی اوقات این ذرات به حالت اولیه خود باز نمی‌گشتند. پژوهشگران توانستند نوع جدیدی از تغییر شکل پلاستیکی را نیز مشاهده کنند. این حالت زمانی به وقوع می‌پیوندد که ابعاد ذرات الماس و جهت کریستال‌های آن در حالت مشخصی قرار گرفته باشد.

این تیم همچنین در طول شبیه‌سازی‌های خود توانست که یک حالت فرضیه‌ای جدید مرتبط با کربن را نیز شناسایی کند. آن‌ها این حالت را «O8 کربن» می‌نامند. این حالت هنگامی به وقوع می‌پیوندد که الماس‌ها در زیر فشار قرار گرفته و رشته‌های آن‌های به‌تدیج همانند یک زیپ از هم جدا شوند.

این یافته‌ها در حالت کلی هم در زمینه مطالعه الماس‌ها و هم در زمینه نانوتکنولوژی بسیار مفید هستند. در حال حاضر شکافتن الماس‌ها در چنین مقیاسی کار ساده‌ای نیست، اما همین دستاورد نیز می‌تواند در آینده موارد استفاده بسیاری داشته باشد.

این گروه از پژوهشگران اولین کسانی نیستند که شیوه خم کردن الماس‌ها بدون آسیب‌ رساندن به آن‌ها را کشف می‌کنند. دو سال پیش نیز نتایج مشابهی با آزمایش بر روی ذرات ریز الماس‌ها به دست آمد، هرچند که در آن زمان، فرآیندهای متفاوتی ایجاد و مورداستفاده قرار گرفتند.

ایگور آهارونوویچ (Igor Aharonovich) از دانشگاه فناوری سیدنی می‌گوید: “این یافته‌ها بینش‌های مهمی را در زمینه پویایی‌شناسی تغییرات ساختارهای نانو در اختیار ما قرار داده و همچنین تأثیر تغییر پارامترهای ساختار نانو بر ویژگی‌های فیزیکی آن‌، از مکانیکی و مغناطیسی گرفته تا نوری را بهتر نمایان می‌سازند. کاربردهای بالقوه نانوتکنولوژی کاملا متنوع هستند. یافته‌های ما می‌توانند در زمینه طراحی و مهندسی دستگاه‌های جدید مانند ابرخازن‌ها، فیلترهای نوری و یا حتی فیلترهای تصفیه هوا نیز مفید واقع شوند.”

این پژوهش در وب‌سایت Advanced Materials منتشر شده است.

نوشته محققان توانستند که رشته‌های الماس را خم کنند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

مطلب چگونه الماس تشکیل می‌شود ؛ انواع الماس و کاربردهای آن برای اولین بار در وب سایت تکراتو - اخبار روز تکنولوژی نوشته شده است. - تکراتو - اخبار روز تکنولوژی - - https://techrato.com/

الماس (Diamond) ماده‌ای تشکیل یافته از کربن است. این ماده سخت و ارزشمند جهان در واقع دانه تبلور کربن بوده و تبلور کربن شکل نمی‌گیرد مگر در دما و فشار بالا. چگونه شکل‌گیری الماس را درست به مانند چگونگی تشکیل نفت باید در تاریخچه زمین‌شناسی سیاره خاکی‌مان جستجو کنیم. کربن (Carbon)، عنصر عجیبی است، یک عنصر...

مطلب چگونه الماس تشکیل می‌شود ؛ انواع الماس و کاربردهای آن برای اولین بار در وب سایت تکراتو - اخبار روز تکنولوژی نوشته شده است. - تکراتو - اخبار روز تکنولوژی - - https://techrato.com/

مطلب یک کوادرلیون تن الماس در لایه‌های درونی زمین ؛ زمینی ثروتمند با مردمانی فقیر! برای اولین بار در وب سایت تکراتو - اخبار روز تکنولوژی نوشته شده است. - تکراتو - اخبار روز تکنولوژی - - https://techrato.com/

الماس در لایه‌های درونی زمین به وفور وجود دارد. این گفته پس از بررسی سرعت امواج لرزه‌ای در لایه‌های کراتونی زمین بیان شده است. به‌نظر می‌رسد این لایه‌ها با در اختیار داشتن ۱ تا ۲ درصد الماس منجر به افزایش سرعت امواج لرزه‌ای می‌شوند. الماس، ماده معدنی منحصر به فردی است که انسان‌ها برای اظهار...

مطلب یک کوادرلیون تن الماس در لایه‌های درونی زمین ؛ زمینی ثروتمند با مردمانی فقیر! برای اولین بار در وب سایت تکراتو - اخبار روز تکنولوژی نوشته شده است. - تکراتو - اخبار روز تکنولوژی - - https://techrato.com/

این سیم الکتریکی چیست، برق برای مورچه ها؟ دانشمندان با استفاده از قطعات ریز الماس به نام الماس واره ها، باریک ترین سیم برق ممکن را تولید کرده اند که فقط ۳ اتم قطر دارد.

گویا آی تی – این سیم، که همانند یک لگوی مولکولی در مقیاس نانو است، از رشته ای از الماس واره های متصل به اتم های سولفور و مس تشکیل شده است و روش منحصر به فرد اتصال آنها می تواند برای تولید پارچه هایی به کار رود که به سادگی از طریق حرکت الکتریسیته تولید می کنند.
هاوو یان، پژوهشگر دانشگاه استنفورد می گوید، ” چیزی که ما در اینجا نشان داده ایم این است که ما می توانیم سیم های ریز و رسانا را در کوچک ترین ابعاد ممکن بسازیم به طوری که می توانند اساساً خودشان را مونتاژ کنند. این فرآیند یک پیوند ساده تک نقطه ای است. عناصر روی هم انباشته می شوند و سپس بعد از نیم ساعت می توانید نتیجه را مشاهده کنید. این کار تقریباً به گونه ای است که انگار الماس واره ها می دانند به کجا می خواهند بروند. ”

در انیمیشن زیر می توانید منظور آقای یان را متوجه شوید. الماس واره ها که در مایعات نفتی ایجاد می شوند، ساختارهایی قفس مانند هستند که از کربن و هیدروژن ساخته شده اند.
این الماس واره ها از طریق نیروی های واندروالسی به شدت به هم جذب شده اند و به دلیل این جذب شدن هر الماس با الماس مجاور خود در یک زنجیره اتصال برقرار می کند.
وقتی این قفس ها به یک اتم مس یا سولفور متصل شوند اتصال بین الماس واره ها یک ساختار سیم مانند متحرک را شکل می دهد.
پژوهشگر فِی هاو لی می گوید، ” آنها همانند بلوک های لگو فقط با روش های خاصی با هم چفت می شوند که این به واسطه اندازه و شکل آنها تعیین می شود. اتم های مس و سولفور هر بلوک در وسط به هم متصل می شوند و هسته رسانای سیم را تشکیل می دهند و الماس واره های بزرگ تر نیز در قسمت بیرونی به هم متصل می شوند و پوسته عایق را شکل می دهند.”

این اولین باری نیست که پژوهشگران بر روی تولید نانوسیم های با توانایی هدایت جریان الکتریکی کار می کنند، اما طبق اعلام این گروه پژوهشی این زنجیره الماس واره با قطر سه اتم کوچک ترین ساختار ممکن است.
نیکولاس ملوش، یکی از اعضای این گروه به سایت IEEE Spectrum می گوید، “روش های خود مونتاژ مولکولی دیگری نیز امتحان شده اند، اما ایجاد تعادل برهم کنشی دقیق بین نیروهای جذب کننده و نیروهای دفع کننده برای دستیابی به ابعاد مورد نظر در این روش ها بسیار دشوار است. دستیابی به یک “هسته جامد” با سه اتم قطر ایده آل است. این هسته به اندازه کافی کوچک است تا بتواند عملکرد منحصر به فردی را از خود نشان دهد، اما آن می تواند دارای نقص ها یا تنش های اندکی باشد زیرا هنوز یک مسیر برای عبور الکترون ها وجود دارد. ”
پژوهشگران اکنون در حال آزمایش جایگزین کردن مواد جدید به جای مس و سولفور هستند تا امکان تولید انواع دیگری از نانوسیم ها با این روش را بررسی کنند.
آنها تاکنون فلزاتی مانند کادمیوم، روی، آهن و نقره را بررسی کرده اند. آنها همچنین در حال آزمایش اشکال دیگری از قفس های شبکه ای مانند کربوران ها به جای الماس واره ها هستند.
بسته به نوع مولکول های مورد استفاده ما در هسته سیم، ما به سطوح مختلفی از رسانایی دست پیدا خواهیم کرد که می تواند در آینده کاربردهای گسترده ای داشته باشد، برای مثال، تولید سیم های بسیار ریز برای دستگاه های الکتریکی یا مواد فوق رسانا که به واسطه ساختار پیچیده مولکولی خود الکتریسیته را بدون هیچگونه اتلافی انتقال دهند.
کاربرد دیگر آن می تواند تولید دستگاه های انرژی پیزوالکتریکی باشد که از حرکت الکتریسیته تولید می کنند. با به کار بردن مقدار کافی از این نانوسیم ها در لباس ها ما می توانیم به بدون اتصال به شبکه برق عمومی میزان جریان الکتریکی مورد نیاز خود را دریافت کنیم.

ملوش در یک گفتگوی رسانه ای اشاره می کند، ” شما می توانید روزی را تصور کنید که این پارچه ها برای تولید انرژی بافته می شوند. این روش برای ما یک جعبه ابزار همه کاره فرآهم می کند که ما به واسطه آن می توانیم با تست عناصر و شرایط آزمایشگاهی مختلف مواد جدید تولید کنیم، به طوری که دارای خصوصیات الکتریکی دقیق و قوانین فیزیکی جذاب باشند.”