این ماده نو سخت تر از الماس است - آوای وحش

بیش از سه دهه طول کشیده است تا دانشمندان به ماده ای برسند که شکستن آن تقریبا غیرممکن است و می تواند با الماس به عنوان 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 فراوری 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 تازه، ما به فراوری موادی که محققان در سه دهه گذشته رؤیای آن را در سر می پرورانند، باور نداشتیم. این مواد انگیزه ای قوی برای پر کردن شکاف بین سنتز مواد پرفشار و کاربردهای صنعتی ایجاد می نمایند.

در حالی که دانشمندان در دهه 1980 به پتانسیل نیتریدهای کربن از جمله مقاومت بالای حرارتی آنها پی بردند، ایجاد آنها مقدور نبود. در واقع تا به امروز هیچ مطالعه معتبری روی فراوری 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 بعلاوه شامل کارشناسان مواد از دانشگاه بایروث آلمان و دانشگاه لینشوپینگ سوئد بود، با قرار دادن اشکال مختلف پیش سازهای نیتروژن کربن در فشارهای 70 تا 135 گیگا پاسکال (یا یک میلیون برابر فشار جو زمین) و به طور همزمان گرم کردن آنها تا دمای بیش از 1500 درجه سانتیگراد به این موفقیت دست یافتند.

آرایش اتمی این ترکیب سپس به وسیله اشعه ایکس در مرکز تحقیقات سنکروترون اروپا در فرانسه، آلمان و منبع فوتون پیشرفته در ایالات متحده مورد آنالیز نهاده شد.

این تجزیه و تحلیل نشان داد که سه نمونه از ترکیبات نیترید کربن سنتز شده دارای ساختارهای مورد احتیاج برای پیشرفت مواد فراسخت هستند.

سپس دانشمندان از تماشا 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 نماید.

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 تازهی را به روی این حوزه باز خواهد نمود.

در حالی که هنوز اندازه توانایی های آن معین نیست، ترکیبات نیترید کربن تراکم ناپذیر نیز دارای نورتابی، پیزوالکتریک و چگالی انرژی بالا هستند و می توانند اندازه زیادی انرژی را در اندازه کمی جرم ذخیره نمایند.

پژوهشگران در این مطالعه خاطرنشان کردند: آنالیز 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 تازه در بین مواد پرفشار منحصر به فرد هستند، زیرا با وجود فراوری در فشار بالای 100 گیگا پاسکال در شرایط محیطی در هوا قابل بازیافت هستند.

5858