جدیدسنتز الماس آمورف به وقوع پیوست Amorphous diamond synthesized
الماس آمورف سنتز شد!!!
سنتز الماس آمورف به وقوع پیوست
Amorphous diamond synthesized
گروهی از فیزیکدانان موسسه‌ی Carnegie شکل جدیدی از کربن را ابداع کرده‌اند که سختی برابر با سختی الماس دارد ولی دارای ساختار آمورف می‌باشد. یافته‌های آن‌ها در Nature Communications به چاپ رسیده است.
——————————————————–
ترجمه از گروه ترجمه ایران مواد
حرفه ای ترین تیم ترجمه مهندسی مواد کشور
———————————————————
کربن عنصری است که به نظر می‌رسد که دارای خواص و حالات مختلف بی‌نهایتی می‌باشد چراکه حالت قرارگیری الکترون‌های آن به گونه‌ای است که اجازه‌ی برقراری ترکیبات و اتصالات بی‌شماری را در بین اتم‌های خود می‌دهد که منجر به ایجاد طیفی از مواد با خواص مختلف می‌شود که همگی تنها و تنها از اتم‌های کربن تشکیل شده‌اند و تنها تفاوت در نوع اتصالات و چینش اتم‌های کربن می‌باشد.
برای مثال برخی از اشکال کربن مانند زغال دارای ساختار آمورف هستند، به این معنی که دارای نظم ساختاری بلند دامنه نمی‌باشند. اشکال دیگر کربن اما بلورین هستند که شامل الماس شفاف، الماس فوق‌العاده سخت و گرافیت نرم می‌شود. این مواد خواص کاملا متفاوتی با یک‌دیگر دارند که ناشی از نوع اتصالات مختلف کربن در هر یک از این‌ها می‌باشد. الماس دارای ساختار پیوندی است که sp3 نامیده شده و این در حالی است که کربن در حالت گرافیت، دارای پیوندهای sp2 می‌باشد.
تغییر حالات اتصالات کربن که منجر به شکل‌گیری این حالات مختلف کربن می‌شود، به شدت تحت تاثیر شرایط محیطی مانند دما و فشار می‌باشد. کاملا مشابه این‌که آب در دمایی منجمد شده و در دمایی می‌جوشد.
مواد دیگر مشابه کربن – ژرمانیم و سیلیسیم – دارای اشکالی بوده‌اند که پیوندشان از نوع پیوندهای sp3 قوی بوده و در عین حال ساختارشان آمورف باشد. اما تاکنون، فازی با این خواص برای کربن وجود نداشته است.
این گروه پژوهشی در انستیتوی Carnegie قادر به ساخت الماس آمورف با ساختاری بی‌نظم از کربن‌ها شده‌اند که کربن شیشه‌ای نامیده می‌شود که در شرایطی با فشار ۵۰۰۰۰۰ برابر فشار نرمال اتمسفر(۵۰ گیگاپاسکال) و دمای ۲۷۸۰ درجه‌ی فارنهایت(۱۸۰۰ درجه‌ی کلوین) تشکیل شده است. این دما و فشار پیش از این برای ساخت الماس آمورف مورد استفاده قرار نگرفته بوده است.
نمونه‌ای که آن‌ها تهیه کرده‌اند، تغییرات ساختار خود را حفظ کرده و بدون تراکم و بلوری شدن به دما و فشار اتاق برگردانده شده است. ابزارهای پیشرفته‌ی طیف‌سنجی اثبات کرده‌اند که پیوندهای این ماده از نوع sp3 بوده و در عین حال دارای ساختاری آمورف می‌باشد.
دکتر Zeng در ادامه توضیح داده است که: ” الماس آمورف ما کاملا چگال، شفاف، فوق‌العاده مستحکم و سخت بوده و خواص شگفت‌انگیز دیگری نیز دارد که بایستی در آینده کشف شود.”
گام بعدی پژوهش برای خواص این الماس آمورف، اندازه‌گیری سختی، استحکام، خواص نوری و پایداری حرارتی آن می‌باشد.
منبع: www.phys.org
مترجم : امیر اشجاری
Amorphous diamond synthesized
Atomic structure of diamond (left) compared with amorphous diamond (right). Diamond is crystalline and anisotropic, meaning that its properties are directional. The single crystalline diamond shown in the left picture contains lots of facets. In contrast, amorphous diamond is isotropic like glass, and it may be cut to any shape including an ideal sphere. Credit: Zhidan “Denise” Zeng
A team of Carnegie high-pressure physicists have created a form of carbon that’s hard as diamond, but amorphous, meaning it lacks the large-scale structural repetition of a diamond’s crystalline structure. Their findings are reported in Nature Communications.
Carbon is an element of seemingly infinite possibilities, because the configuration of its electrons allows for numerous self-bonding combinations that give rise to a range of materials with varying properties.
For example, some forms of carbon, such as coal, are what’s called amorphous, meaning that they lack the long-range repetitive structure that makes up a crystal.
Other forms of carbon are crystalline, including both transparent, superhard diamonds, and soft, opaque graphite. They have different properties, in part, because the carbon atoms that comprise them are bonded in different configurations. Diamonds have a bonding structure that’s called sp3 and the carbon in graphite is held together with what’s called sp2 bonds.
Changes to the configuration of the carbon bonds that shape any of these substances can be induced by altering external conditions, such as temperature and pressure, similar to how water freezes into ice or boils into steam.
The Carnegie team—including lead author Zhidan “Denise” Zeng, as well as Liuxiang Yang, Qiaoshi Zeng, Yue Meng, Wenge Yang, and Ho-kwang “Dave” Mao—used extreme pressures to discover their new form of amorphous diamond.
Other similar elements to carbon—germanium and silicon—have forms that are comprised entirely of extremely strong sp3 bonds and yet amorphous. But until now, a similar phase of carbon had never been synthesized.
The team was able to create amorphous diamond by bringing a structurally disordered form of carbon called glassy carbon up to nearly 500,000 times normal atmospheric pressure (50 gigapascals) and about 2,780 degrees Fahrenheit (1,800 degrees kelvin). This is a temperature and pressure range than has not been explored in the efforts to create amorphous diamond.
The sample they created retained its structural change and incompressibility once it was returned to ambient temperature and pressure. What’s more, sophisticated spectroscopy tools demonstrated that their new material features sp3 carbonbonds, despite being amorphous and lacking the order of a crystal.
“Our amorphous diamond is dense, transparent, super-strong and potentially superhard with more incredible properties yet to be discovered,” Zeng explained.
The next steps for researching this amorphous diamond’s properties will be measuring its hardness, strength, optical properties, and thermal stability.
دیدگاه کاربران