أصغر الماس ، بعرض بضعة نانومتر فقط ، يستخدم على نطاق واسع في أجهزة الاستشعار و
تقرير العلماء عن طريقة الزراعةالماس النانوي متجانسة للغاية دون استخدام المتفجرات. الميزة الثانية للطريقة الجديدة هي إضافة عيوب أحادية الذرة مفيدة إلى الماس المثالي.
"من المدهش أنه على الرغم من أن الماس هادئ كيميائيًابسيط - إنه عنصر واحد ، الكربون - من الصعب للغاية تصنيع هذه المادة بمقياس نانومتر "، كما يقول هاو يانغ ، الباحث الرئيسي في المشروع.
يصبح الكربون الماس عند ذرات هذاتصطف العناصر في نمط مكعب صلب ثلاثي الأبعاد في ظل ظروف الضغط العالي ودرجة الحرارة المرتفعة. ابتكر الباحثون سابقًا ألماسات نانوية في المختبر عن طريق تفجير مادة متفجرة مثل ثلاثي نيتروتولوين في حاوية محكمة الغلق من الفولاذ المقاوم للصدأ. الانفجار يحول الكربون الموجود في المادة المتفجرة إلى جزيئات صغيرة من الماس. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة يصعب السيطرة عليها ، كما أوضح الباحثون. بالإضافة إلى ذلك ، فإن البلورات الناتجة ليست موحدة الحجم ، مما يتطلب خطوات إضافية لفرزها.
من أجل تطوير طريقة أكثر دقة لإنتاج الماس النانوي ، درس العلماء "الكيمياء" المستخدمة من قبلطبيعة.
"لقد أدركنا أن الأماكن التي يتشكل فيها الماس في عباءة الأرض تحتوي علىالكثير من مركبات الحديد والحديد والكربون ، بما في ذلك الكربيدات والكربونات" ، كما يقوليانغ.
وعندما يتفاعل كربيد الحديد مع أكسيد الحديد بين القشرة والغطاء العلوي ، ينمو الماس.
مسلحين بهذه المعرفة ، طور العلماء عملية كيميائية لتقليد بيئة الغلاف الصخري تحت سطح الأرض.للقيام بذلك ، قاموا بإنشاء جسيمات نانوية من كربيد الحديد ذات حجم موحد كمصدر للكربون للماس.ثم تم وضع الجسيمات في بيئة عالية الضغط ودرجة حرارة عالية ، مماثلة لتلك الموجودة في الأماكن التي يتشكل فيها الماس الطبيعي.تفاعلت المركبات ، وكانت النتيجة الماس النانوي متجانسة للغاية.
تسمح لك الطريقة الجديدة بإنشاء بلورات بعرضفقط 2 نانومتر مع الاختلافات بينهما أقل من نانومتر. في السابق ، لم يتم الحصول على مثل هذه النتائج. يدعي العلماء أن هذا ترتيب من حيث الحجم أفضل مما يمكن لأي شخص القيام به دون خطوات معالجة أو تنقية إضافية بعد التخليق.
يعتقدون أن إنشاء ألماس نانوي متجانس ومثالي أمر جيد في حد ذاتهالباحثون ، ولكن هذه المواد يمكن أن تكون أكثر فائدة عندما يكون لديهم عيوب ، مثل المساحات الفارغة في هيكل الماس.يمكن استبدال هذه الفراغات بذرات الكربون أو النيتروجين أو السيليكون أو النيكل أو عنصر آخر.الذرات غير الكربونية المضمنة تلون المادة بخفة ، وتسمى "مراكز الألوان".
تقليديا لقصف الماس ويستخدم دمج هذه العناصر في التركيب البلوري شعاعًا عالي الطاقة من الذرات مثل النيتروجين أو السيليكون. ومع ذلك ، لا يمكن لهذه الطريقة التحكم في عدد مراكز الألوان المضافة إلى ماسة واحدة ، مما يتطلب خطوات ما بعد المعالجة لإنتاج بلورات بعيب أحادي الذرة. يعتقد العلماء أنه مع الطريقة الجديدة ، يمكنهم تطوير طريقة لاستبدال واحد فقط من آلاف الكربون الموجود في الماس النانوي. تعتبر الجسيمات النانوية التي تحتوي على مركز ألوان واحد مرغوبة للغاية حيث يمكنها تخزين المعلومات بأمان في أجهزة الكمبيوتر الكمومية وأجهزة الاتصالات السلكية واللاسلكية.
"الآن لدينا منصة مثالية لـتطوير طريقة لتصنيع الماس النانوي المركزي أحادي اللون ، وهو إنجاز لعدد من التقنيات المتعلقة بالماس. ولكن أيضًا ، بمعنى أوسع ، سيكون عرضًا رائعًا لكيفية التحكم في ذرة واحدة في بنية أكبر بكثير ، كما يقول يانغ.
قراءة المزيد
التقط "جيمس ويب" أوضح صورة لنجم في التاريخ
أصبحت تطورات أطباء الأشعة في موسكو على الذكاء الاصطناعي أساس المعايير الفيدرالية
سيسمح الشحن الكمي بشحن سريع قياسي للسيارات الكهربائية