قل وداعا لشاشات الهاتف المحطمة! .. علماء يصنعون زجاجا "فائق الصلابة أقسى من الماس"!

حيث قاموا بتثبيتها عن طريق وضع "كرات bucky" وهي كرة تشبه شكل الكربون في مكبس سندان وتعريضها لدرجات حرارة وتحت ضغط شديد ، والصورة المرفقة لعينة التي تم تشكيلها عند 30 جيجا باسكال و 1598 وعلى درجة فهرنهايت ، على الرغم من أن الإنتاج كان ممكنًا تحت ضغط  منخفض ودرجات حرارة أعلى والعكس صحيح.

فنلاحظ أن الصلابة التي تم تحقيقها  والتي هي حوالي 102 جيجا باسكال - تجعلها واحدة من أكثر المواد الزجاجية مقاومة والمعروفة حاليًا ، خلف الكربون AM-III المصنوع حديثًا (113 جيجا باسكال) وقال مؤلف المقال وعالم الكيمياء الجيولوجية ينغوي فاي من معهد Carnegie للعلوم في واشنطن "صنع الزجاج بهذه الخصائص الفائقة سيفتح الباب أمام تطبيقات جديدة" يعتمد استخدام مواد زجاجية جديدة على صنع قطع كبيرة ، وهو ما كان يمثل تحديًا في الماضي كما أن درجة الحرارة المنخفضة نسبيًا التي تمكنا من خلالها من صنع هذا الزجاج الماسي الجديد شديد الصلابة يجعل الإنتاج الضخم أكثر سهولة.

يمكن للكربون أن يتخذ  أشكالًا مختلفة ومستقرة ، والتي تختلف وفقًا لتركيبها الجزيئي عن بعضها البعض كالغرافيت والماس ويعتبر تركيبهما منظم للغاية ، بينما البعض الآخر غير منظم أو "غير متبلور" كالزجاج العادي ، وتحدد صلابة كل شكل من خلال وصلاته الداخلية والجرافيت كمثال ، غير مستقر لأنه يحتوي على ترتيب ثنائي الأبعاد من الروابط ، مع طبقات من ذرات الكربون المترابطة بإحكام في نمط سداسي مسطح.

وفي الوقت نفسه  يُظهر الماس ترتيبًا ثلاثي الأبعاد للروابط ، مما يمنحها صلابة و إتساقا أكثر، أوضح الدكتور فاي أن "صنع مادة كربونية غير متبلورة مع روابط ثلاثية الأبعاد هو هدف طويل المدى والحيلة هنا هي العثورعلى مادة البداية الصحيحة للتحول باستخدام الضغط"و نظرًا لنقطة الانصهار العالية للغاية عند 7280 درجة فهرنهايت (4027 درجة مئوية) ، فمن المستحيل استخدام الماس كنقطة انطلاق لصنع زجاج يشبه الماس.

وبدلاً من ذلك  تحول الفريق إلى "فوليرين بوكمينستر" ، وهو شكل من الكربون يتكون من 60 ذرة مرتبة في هيكل مجوف يشبه القفص يحاكي كرة القدم ، وهي طريقة أكسبتهم الاسم الشائع لـ "كرة بوكي" الإكتشاف الذي حصلوا فضله على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1996 لتحويلهم Buckminsterfullerene إلى زجاج كربوني يشبه الماس ، حيث قام الباحثون بضغط وتسخين كرات bucky في ما يسمى بمكبس متعدد السندان كبير الحجم ، تسببت هذه العملية في انهيار الجزيئات على شكل كرة ، مما تسبب في حدوث اضطراب مع الحفاظ على ترتيب على شكل الماس من المدى القصير إلى المدى المتوسط ، بينما كانت الزجاجات الناتجة صغيرة ، حوالي 1 مم ، كانت كبيرة بما يكفي للتوصيف.

للعلم تساهم هذه النتائج في معرفتنا بالمواد غير المتبلورة المتقدمة وفي تخليق المواد غير المتبلورة الضخمة عن طريق تقنيات الضغط العالي ودرجات الحرارة العالية وأضافوا أن النتائج "قد تسمح بتطبيقات جديدة للمواد الصلبة غير المتبلورة" ، قال ريتشارد كارلسون ، مدير مختبر كارنيجي للأرض والكواكب "لعقود من الزمان كان باحثونا في طليعة هذا المجال ، باستخدام تقنيات معملية لتوليد ضغوط شديدة لإنتاج مواد جديدة"ونُشرت النتائج الكاملة للدراسة في مجلة NATURE .