به گزارش ایسنا به نقل از نیو اطلس، بیش از سه دهه طول کشیده است تا دانشمندان به ماده ای برسند که شکستن آن تقریباً غیرممکن است و میتواند با الماس بعنوان سخت ترین ماده روی این سیاره رقابت کند.
یک تیم بین المللی به سرپرستی پژوهشگران دانشگاه ادینبرو (Edinburgh) به پیشرفتی خارق العاده دست یافته اند و پیش سازهای کربن و نیتروژن را برای تولید نیتریدهای کربن که سخت تر از نیترید بور مکعبی- در حال حاضر دومین ماده سخت پس از الماس- هستند، ترکیب کردند.
دومینیک لانیل از اعضای این تیم پژوهشی گفت: تا کشف این ماده جدید، ما به تولید موادی که محققان در سه دهه گذشته رؤیای آنرا در سر می پرورانند، باور نداشتیم. این مواد انگیزه ای قوی برای پر کردن شکاف بین سنتز مواد پرفشار و کاربردهای صنعتی ایجاد می کنند.
در حالی که دانشمندان در دهه ۱۹۸۰ به پتانسیل نیتریدهای کربن از جمله مقاومت بالای حرارتی آن ها پی بردند، ایجاد آنها مقدور نبود. در واقع تاکنون هیچ مطالعه معتبری روی تولید و سنتز آنها انجام نشده بود.
محققان در این مطالعه خاطرنشان کردند: نیتریدهای کربن دارای چارچوب های سه بعدی از چهار وجهی CN4، یکی از آرزوهای بزرگ علم مواد هستند.
این تیم که همچنین شامل کارشناسان مواد از دانشگاه بایروث آلمان و دانشگاه لینشوپینگ سوئد بود، با قرار دادن اشکال مختلف پیش سازهای نیتروژن کربن در فشارهای ۷۰ تا ۱۳۵ گیگا پاسکال (یا یک میلیون برابر فشار جو زمین) و به طور همزمان گرم کردن آن ها تا دمای بیش از ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد به این موفقیت دست یافتند.
آرایش اتمی این ترکیب سپس از طریق اشعه ایکس در مرکز تحقیقات سنکروترون اروپا در فرانسه، آلمان و منبع فوتون پیشرفته در آمريکا مورد بررسی قرار گرفت.
این تجزیه و تحلیل نشان داد که سه نمونه از ترکیبات نیترید کربن سنتز شده دارای ساختارهای موردنیاز برای پیشرفت مواد فراسخت هستند.
سپس دانشمندان از دیدن اینکه این سه ترکیب وقتی خنک شدند و به فشار محیط بازگشتند، کیفیت فوق العاده سخت خود را حفظ کردند، شگفت زده شدند.
این تیم بر این باور است که این پیشرفت، راه را برای استفاده های متعددی از جمله پوشش های محافظ برای وسایل نقلیه و فضاپیماها، ابزارهای برش قدرتمند و آشکارسازهای نوری هموار می کند.
فلوریان تریبل، استادیار دانشگاه لینشوپینگ، گفت:این مواد نه تنها در چند کارکرد خود برجسته هستند، بلکه ما به شدت معتقدیم که این تحقیق مشترک، فرصت های جدیدی را به روی این حوزه باز خواهد کرد.
در حالی که هنوز میزان توانایی های آن مشخص نیست، ترکیبات نیترید کربن تراکم ناپذیر نیز دارای نورتابی، پیزوالکتریک و چگالی انرژی بالا هستند و میتوانند مقدار زيادي انرژی را در مقدار کمی جرم ذخیره کنند.
پژوهشگران در این مطالعه خاطرنشان کردند: بررسی های ویژگی های فیزیکی این مواد نشان می دهد که این مواد با پیوند کووالانسی قوی، فوق العاده تراکم ناپذیر و فوق سخت، دارای خواص چگالی انرژی، پیزوالکتریک و فوتولومینسانس هستند. نیتریدهای کربن جدید در بین مواد پرفشار منحصر به فرد هستند، زیرا با وجود تولید در فشار بالای ۱۰۰ گیگا پاسکال در شرایط محیطی در هوا قابل بازیافت هستند.
این پژوهش در مجله Advanced Materials منتشر شده است.
- 14
- 3
