خم کردن الماس در مقیاس نانو امکانپذیر است
الماس هم برای پژوهشگران و هم برای جواهرسازان به دلیل طیف وسیعی از ویژگی های خارق العاده از جمله سختی استثنایی باارزش است. اکنون تیمی از پژوهشگران استرالیا کشف کرده اند که حداقل در مقیاس نانو الماس میتواند خم شده و تغییر شکل یابد. پژوهشگران میگویند که این کشف طیف وسیعی از امکانات را برای طراحی و مهندسی دستگاه های جدید نانو در حسگرها، صنایع دفاعی و ذخیره انرژی فراهم می کند، اما همچنان چالش های پیش روی نانوتکنولوژی آینده را نشان میدهد.
نویسنده ی اصلی مقاله ی چاپ شده در مواد پیشرفته، دکتری دانشجوی بلیک ریگان از دانشگاه فناوری سیدنی (UTS) میگوید: نانومواد مبتنی بر کربن مانند الماس از نظر علمی و فناوری مورد توجه خاصی بودهاند زیرا "در فرم طبیعی آنها، خواص مکانیکی میتواند بسیار متفاوت با مقیاس میکرو و نانو باشد."
الماس در برنامه های نوظهور در نانوفوتونیک، سیستمهای مکانیکی میکروالکتریک و محافظت از اشعه پیشرو است. این به معنی طیف متنوعی از کاربردها در تصویربرداری پزشکی، حسگر دما و پردازش اطلاعات کوانتومی و ارتباطات است.
ریگان گفت: "این همچنین بدان معناست که باید بدانیم که این مواد در مقیاس نانو چگونه رفتار می کنند: چگونه خم میشوند، تغییر شکل مییابند، تغییر حالت میدهند و ترک میخورند. ما این اطلاعات را برای تک بلور الماس نداریم."
این تیم که شامل پژوهشگران دانشگاه کرتین و سیدنی است با نانوسوزن های الماسی به طول تقریباً 20 نانومتر یا 10،000 برابر کوچکتر از موی انسان کار میکردند. این نانوذرات در معرض نیروی یک میدان الکتریکی از میکروسکوپ الکترونی روبشی قرار گرفتند. با استفاده از این تکنیک منحصر به فرد، غیرمخرب و برگشتپذیر، پژوهشگران توانستند ثابت کنند که این نانوسوزن ها که به عنوان نانومیله های الماس نیز شناخته میشوند، بدون شکستگی میتوانند از وسط تا 90 درجه خم شوند.
علاوه بر تغییر شکل الاستیک، پژوهشگران شکل جدیدی از تغییر شکل پلاستیک را هنگامی که ابعاد نانومیله ها و جهت کریستالوگرافی الماس با یکدیگر در یک جهت خاص قرار گیرد، مشاهده کردند.
پروفسور ایگور آهارونویچ، رئیس پژوهشگرانUTS ، گفت که نتیجه، ظهور غیر منتظره ی حالت جدیدی از کربن (به نام کربن 08) و نشان دهنده ی "رفتار بی سابقه مکانیکی الماس" است.
این ها بینش های بسیار مهمی در دینامیک نحوه ی پیچش و خم شدن مواد نانوساختار و چگونگی توانایی تغییر پارامترهای یک نانوساختار در تغییر ویژگی های فیزیکی آن از مکانیکی به مغناطیسی تا نوری است. برخلاف بسیاری از فازهای دیگر فرضی کربن، کربن 08 خودبخود تحت کرنش با پیوندهای الماس مانند ظاهر و به تدریج به صورت فشرده شکسته می شود و منطقه بزرگی از الماس را به کربن 08 تبدیل میکند.
وی گفت: "کاربردهای بالقوه نانوفناوری بسیار متنوع است. یافته های ما از طراحی و مهندسی دستگاه های جدید در کاربردهایی مانند ابر خازن ها یا فیلترهای نوری یا حتی تصفیه هوا پشتیبانی میکند."
منبع: https://nano-magazine.com/news/2020/2/5/bending-diamond-is-possible-at-the-nanoscale
گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
|