اكتشاف مادة شديدة الصلابة يمكن أن تنافس الماس
تاريخ النشر: 14th, December 2023 GMT
إنجلترا – اكتشف العلماء مادة تكاد تكون غير قابلة للكسر يمكن أن تنافس الماس باعتباره أصلب مادة على وجه الأرض.
ووجد العلماء أنه عندما تعرضت جزيئات الكربون والنيتروجين للحرارة والضغط الشديدين، كانت المواد الناتجة، المعروفة باسم نيتريدات الكربون، أكثر صلابة من نيتريد البورون المكعب، ثاني أصلب مادة بعد الماس.
وقالوا إن هذا الاختراق يفتح الأبواب أمام استخدام مواد متعددة الوظائف للأغراض الصناعية بما في ذلك الطلاءات الواقية للسيارات ومركبات الفضاء وأدوات القطع عالية التحمل والألواح الشمسية وأجهزة الكشف الضوئي.
ويحاول العلماء اكتشاف إمكانات نيتريدات الكربون منذ الثمانينيات، عندما لاحظوا لأول مرة خصائصها الاستثنائية، بما في ذلك المقاومة العالية للحرارة. ومع ذلك، بعد أكثر من ثلاثة عقود من البحث والمحاولات المتعددة لتكييفها، لم يتم الإبلاغ عن أي نتائج موثوقة.
والآن، حقق فريق دولي من الباحثين، بقيادة علماء من مركز العلوم في الظروف القاسية بجامعة إدنبره وخبراء من جامعة بايرويت بألمانيا وجامعة لينكوبنج بالسويد، تقدما كبيرا.
وقالت الدكتورة دومينيك لانييل، من معهد فيزياء المواد المكثفة والأنظمة المعقدة بكلية الفيزياء وعلم الفلك في جامعة إدنبرة: “عند اكتشاف أول مادة من مواد نيتريد الكربون الجديدة، لم نصدق. أنتجت مواد كان الباحثون يحلمون بها على مدى العقود الثلاثة الماضية. وتوفر هذه المواد حافزا قويا لسد الفجوة بين تصنيع المواد عالية الضغط والتطبيقات الصناعية”.
وقام فريق البحث بتعريض أشكال مختلفة من جزيئات نيتروجين الكربون لضغوط تتراوح بين 70 و135 غيغاباسكال (نحو مليون ضعف ضغطنا الجوي) في أثناء تسخينها إلى درجات حرارة تزيد عن 1500 درجة مئوية.
ولتحديد الترتيب الذري للمركبات في ظل هذه الظروف، تم إضاءة العينات بواسطة شعاع أشعة سينية مكثف في ثلاثة مسرعات جسيمات، في مرفق أبحاث السنكروترون الأوروبي في فرنسا، وشركة Deutsches Elektronen-Synchrotron في ألمانيا، ومصدر الفوتون المتقدم في الولايات المتحدة الأمريكية.
واكتشف العلماء أن ثلاثة مركبات من نيتريد الكربون تحتوي على العناصر الأساسية اللازمة للصلابة الفائقة.
ووجدوا أن المركبات الثلاثة احتفظت بصفاتها الشبيهة بالماس عندما عادت إلى ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحيطة.
وتشير الحسابات والتجارب الإضافية إلى أن المواد الجديدة تحتوي على خصائص إضافية، بما في ذلك اللمعان الضوئي وكثافة الطاقة العالية، حيث يمكن تخزين كمية كبيرة من الطاقة في كمية صغيرة من الكتلة.
ويقول الفريق إن التطبيقات المحتملة لنتريدات الكربون غير القابلة للضغط بشكل كبير، واسعة النطاق، ما قد يجعلها مواد هندسية نهائية لمنافسة الماس.
وأوضح الدكتور فلوريان تريبل، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء والكيمياء والبيولوجيا بجامعة لينكوبنغ: “هذه المواد ليست فقط متميزة في وظائفها المتعددة، ولكنها تظهر أنه يمكن استعادة المراحل ذات الصلة من الناحية التكنولوجية من ضغط تركيبي يعادل الظروف الموجودة على بعد آلاف الكيلومترات في باطن الأرض. نحن نؤمن بشدة أن هذا البحث التعاوني سيفتح إمكانيات جديدة لهذا المجال”.
نشرت الدراسة الكاملة في مجلة Advanced Materials.
المصدر: إندبندنت
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
إقرأ أيضاً:
إطلاق أول موقع لقياس "بصمة الكربون" في مراعي حفر الباطن
أعلن المركز الوطني لتنمية الغطاء النباتي ومكافحة التصحر عن تنفيذ أول موقع تجريبي مخصص لقياس أرصدة الكربون المخزنة في أراضي المراعي، وذلك بمحافظة حفر الباطن.
وتأتي هذه المبادرة النوعية في إطار توسيع نطاق مشروع حصر الكربون الذي يقوده المركز، والذي بدأ ببيئة المانجروف، ليشمل الآن بيئات تجريبية متنوعة أخرى كالمراعي، بالإضافة إلى خطط مستقبلية لتضمين الغابات الجبلية والأودية.مواجهة التحديات المتزايدة للتغير المناخيوأوضح المركز أن إطلاق هذا الموقع التجريبي يندرج ضمن استراتيجيته الرامية إلى استثمار الحلول القائمة على الطبيعة كأداة محورية وفعالة في مواجهة التحديات المتزايدة للتغير المناخي.
أخبار متعلقة حافلات الدمام والقطيف تنقل 6 ملايين راكب وتتوسع بـ 7 مسارات جديدةالبدء في رفع كفاءة طرق حي الزهور «أ - ب - ج» بقرية العليابالتفاصيل.. رصد 21 حالة تسمم غذائي بالأحساء في 3 أشهروأكد أن هذه الجهود ستسهم بشكل مباشر في تحسين صحة التربة وزيادة قدرتها الطبيعية على تخزين عنصر الكربون، مما يساعد في الحد من تفاقم ظاهرة التصحر.
وشدد على أن تعزيز قدرة النظم البيئية على التكيف مع التغيرات المناخية وتقليل الانبعاثات بشكل طبيعي يمثلان هدفين أساسيين لهذه التجربة.
.article-img-ratio{ display:block;padding-bottom: 67%;position:relative; overflow: hidden;height:0px; } .article-img-ratio img{ object-fit: contain; object-position: center; position: absolute; height: 100% !important;padding:0px; margin: auto; width: 100%; } تعزيز قدرة النظم البيئية على التكيف مع التغيرات المناخية - مشاع إبداعياستعادة النظم البيئيةوأشار المركز إلى أن تبني الحلول الطبيعية، التي تتضمن استعادة النظم البيئية المتضررة لتعزيز قدرتها على امتصاص الكربون، مثل برامج إعادة تأهيل الغابات واستعادة الأراضي المتدهورة، إلى جانب زيادة التنوع البيولوجي، يعد ركيزة أساسية لتحقيق الأهداف المناخية الطموحة للمملكة.
وأكد أن هذه المبادرات تتماشى كليًا مع مستهدفات ”رؤية المملكة 2030“ وتدعم بقوة مساعي البلاد لدفع عجلة التحول نحو تحقيق الحياد الصفري بحلول العام 2060.
وفي سياق متصل، يُعد برنامج الائتمان الكربوني في النطاق القائم على الطبيعة، والذي تدعمه مثل هذه المشروعات التجريبية، رافدًا تمويليًا مهمًا للبرنامج الوطني للتشجير الطموح.مبادرة السعودية الخضراءويستند هذا التوجه إلى مخرجات الدراسات المتعلقة بمبادرة السعودية الخضراء والتكليفات المعتمدة من قبل اللجنة العليا للمبادرة، بالإضافة إلى كونه أداة حيوية في المعركة العالمية ضد التغير المناخي.
يُذكر أن المركز الوطني لتنمية الغطاء النباتي ومكافحة التصحر يضطلع بمهام متعددة وحيوية تشمل تنمية وحماية مواقع الغطاء النباتي في المملكة والمحافظة عليها، وتأهيل المتدهور منها بهدف استعادة التنوع الأحيائي الثمين في البيئات الطبيعية.
ويشرف المركز على إدارة أراضي المراعي والغابات والمتنزهات الوطنية واستثمارها بشكل مستدام، فضلًا عن دوره المحوري في الكشف عن التعديات على الغطاء النباتي ومكافحة ممارسات الاحتطاب غير المشروع، سعيًا نحو تحقيق رؤيته في إيجاد غطاء نباتي مزدهر ومتنوع يسهم في تعزيز الاستدامة البيئية والارتقاء بجودة الحياة في المملكة.
ثمانية وكلاء للنائب العام يتلقون تدريبًا متقدمًا ضمن اتفاق تعاون دولي مع فرنسا