به گزارش ساوت چاینا مورنینگ پست، اولین الماس با ساختار شش‌ضلعی (هگزاگونال) در سال ۱۹۶۷ در دل شهاب‌سنگ کنیون دیابلو که ۴۹ هزار سال پیش به آریزونا برخورد کرده بود، کشف شد. تصور عمومی این بود که این الماس از گرافیت در اثر گرما و فشار شدید ناشی از برخورد شهاب‌سنگ با زمین تشکیل شده است.
اگرچه همه الماس‌ها از اتم‌های کربن تشکیل شده‌اند، اما ساختار آن‌ها محدود به شکل معروف مکعبی نیست. تیم‌های تحقیقاتی سراسر جهان سال‌هاست تلاش می‌کنند تا نوع هگزاگونال الماس با چینش اتمی متمایز را بازسازی کنند.
پژوهشگران چینی تشریح کردند که چگونه به کریستال‌های الماس هگزاگونال با خلوص بالا و اندازه ۱۰۰ میکرومتر دست یافته‌اند و بدین ترتیب اثبات قاطع وجود ماکروسکوپی این ماده را ارائه کردند.
این تیم ترکیبی از تخصص‌های مرکز تحقیقات پیشرفته علوم و فناوری فشار بالا و مؤسسه اپتیک و مکانیک دقیق آکادمی علوم چین در شی‌آن بود.
اگرچه تیم‌های دیگری در جهان ادعا کرده بودند که این ماده را سنتز کرده‌اند، اما تلاش‌های پیشین معمولاً به تولید الماس‌های مکعبی یا نمونه‌های فازی مختلط منجر می‌شد و نه ساختار خالص هگزاگونال.
الماس‌های هگزاگونالی که توسط دیگر پژوهشگران ساخته شده‌اند در مقیاس نانویی هستند؛ هزاران برابر کوچکتر از نمونه تیم چینی.
آن‌ها معمولاً به صورت محصولاتی از سنتز ضربه‌ای یا ذرات ریز وجود دارند و هنوز به صورت نمونه‌های حجیم مناسب برای آزمایش‌های عملکرد ساختاری درنیامده‌اند.
ساختار هگزاگونال وعده سختی و خواص حرارتی برتر را می‌دهد و کاربردهای احتمالی آن شامل ابزارهای برشی، ساینده‌های فوق‌سخت، دستگاه‌های الکترونیکی با عملکرد بالا، فناوری کوانتومی و دستگاه‌های دفع حرارت با بازدهی بالا است.
الماس هگزاگونال گونه‌ای ساختاری از نسخه مکعبی است که خواص مکانیکی، حرارتی و اپتیکی یکسان یا حتی برتری در برخی جنبه‌ها دارد.
موفقیت تیم به دو دلیل ممکن شده است: اول، انتخاب کریستال‌های تک گرافیت طبیعی فوق‌العاده خالص و عاری از ناخالصی به عنوان ماده اولیه، ایجاد نمونه‌های الماس هگزاگونال با اندازه میکرومتری و با نظم بالا را تسهیل کرد.
دوم، آن‌ها از مانیتورینگ زنده استفاده کردند و فشرده‌سازی تدریجی کریستال‌های گرافیت در حالی که تغییرات ساختاری را با تصویربرداری اشعه ایکس در زمان واقعی مشاهده می‌کردند. این کار از ایجاد نقص جلوگیری و بلوک‌های خالص و کاملاً شکل‌گرفته الماس هگزاگونال تولید کرد.
این آزمایش تأیید کرد الماس هگزاگونال یک ماده کاملاً مستقل است که نزدیک به ۷۰ سال بحث درباره ساختار و مسیرهای شکل‌گیری آن را حل کرده است.
بر اساس داده‌های عملکردی، این ماده سختی رقابتی با الماس‌های طبیعی ممتاز دارد، با سختی ۱۱۰ گیگاپاسکال و در عین حال مقاومت فشاری و ضربه‌ای برتری نشان می‌دهد.
این ماده رسانایی حرارتی پنج برابر بیشتر از مس دارد و در دمای ۱۱۰۰ درجه سلسیوس (۲۰۱۲ درجه فارنهایت) پایداری ساختاری خود را حفظ می‌کند که بسیار فراتر از مواد خنک‌کننده معمولی نیمه‌هادی است.
ساختار این ماده ممکن است خواص پیزوالکتریک و فروالکتریک تولید کند که روزی می‌تواند حسگرهای کوانتومی و دستگاه‌های فرکانس بالا را تغذیه کند.
مواد پیزوالکتریک برق تولید می‌کنند در پاسخ به تغییرات مکانیکی جزئی، در حالی که مواد فروالکتریک قطبش خودبه‌خودی دارند که با اعمال میدان الکتریکی خارجی قابل برگشت است.
نمونه‌های سنتز شده تیم در حال حاضر استانداردهای ساخت صنعتی برای مواد فوق برش و مقاوم در برابر سایش را دارند.
پژوهشگران اکنون در تلاشند تا نمونه‌های بزرگ‌تر و با کیفیت‌تر برای کاربردهای عملی بسازند. برای رسیدن به این هدف، تیم باید شرایط سنتز را بهینه کرده و مهندسی نانواکریستال را بررسی کند.
انتظار می‌رود این ماده مسیرهای جدیدی برای توسعه مواد فوق‌سخت و دستگاه‌های الکترونیکی پیشرفته باز کند.
منبع: scmp
