در دنیای پرزرقوبرق جواهرات، بسیاری از افراد الماس را با درخشش خیرهکنندهاش میشناسند، اما واقعیت این است که هویت واقعی این سنگ گرانبها در جایی فراتر از چشم انسان نهفته است. یکی از شگفتانگیزترین ویژگیهای الماس که آن را از رقیب سرسختش یعنی موزانایت متمایز میکند، رفتار عجیب آن در برابر گرماست.
موزانایت و الماس که از نظر ظاهری شباهت دارند
وقتی شما یک الماس واقعی را لمس میکنید، سرمای خاصی را حس میکنید که بلافاصله از سنگ به انگشتان شما سرایت میکند؛ این پدیده نه یک خطای حسی، بلکه نتیجه یک رفتار کوانتومی به نام فونون (Phonon) است.
مقایسه الماس با سایر فلزات از نظر میزان انتقال گرمایشی
ساختار اتمی در الماس
برای درک این موضوع باید به ساختار اتمی الماس سفر کنیم. اتمهای کربن در الماس چنان با پیوندهای کوتاه و مستحکم به هم فشرده شدهاند که یک شبکه بلوری (Crystal Lattice) بینقص و صلب را تشکیل میدهند.
فونون در یک زنجیره تکبعدی
در فیزیک، برخلاف فلزات که گرما را توسط حرکت الکترونها منتقل میکنند، در کانیهایی مثل الماس، گرما از طریق ارتعاشات این شبکه اتمی منتقل میشود. این بستههای کوچک انرژی ارتعاشی که مثل موج در میان اتمها سفر میکنند، همان فونونها هستند. در الماس، این فونونها با چنان سرعت و آزادی حرکت میکنند که گویی در یک اتوبان بدون ترافیک در حال حرکت هستند؛ به همین دلیل است که الماس برترین رسانای حرارتی (Thermal Conductivity) در تمام طبیعت شناخته میشود.
منحنیهای پراکندگی فونون برای الماس
تفاوت الماس و موزانایت در سطح مولکولی
در مقابل، موزانایت (Moissanite) با اینکه از نظر ظاهری شباهت زیادی به الماس دارد، اما از نظر ساختار اتمی ترکیبی از سیلیسیم و کربن است. وجود اتمهای متفاوت در شبکه بلوری موزانایت باعث میشود که فونونهای گرمایی هنگام حرکت مدام به موانع برخورد کنند و دچار پراکندگی شوند. این تفاوت در سرعت انتقال فونونها، همان مرز باریکی است که متخصصان برای تشخیص این دو سنگ از آن بهره میبرند. دستگاههای تستر حرارتی که در آزمایشگاه های گوهرشناسی استفاده میشوند، در واقع با اندازهگیری همین سرعتِ عبورِ ارتعاشاتِ فونونی، به اصالت الماس پی میبرند.
تصویری از ساختار دستگاه های تستر حرارتی
الماس با ولع تمام، گرمای نوک تستر را جذب و منتقل میکند، در حالی که موزانایت در برابر این انتقال مقاومت نشان میدهد.
بیشتر بخوانید:
الماسهای دو رنگ طبیعی؛ پیوند علم و زیبایی
راز صدسالهٔ الماس فلورانسی فاش شد
ساخت الماس با استفاده از پرتو الکترونی و آدامانتان
الماس آزمایشگاهی و غارت ثروت ملی بوتسوانا
از جواهرات تا تکنولوژیهای فوق پیشرفته
نکته جالب اینجاست که این ویژگی، الماس را از یک سنگ زینتی صرف، به یک قهرمان در دنیای تکنولوژی تبدیل کرده است. امروزه در ساخت ابرپردازندهها و قطعات حساس فضایی که نیاز به دفع حرارت فوقالعاده بالا دارند، از لایههای الماس استفاده میشود تا فونونها بتوانند گرمای مخرب را با سرعت از سیستم خارج کنند. بنابراین، دفعه بعد که سرمای یک الماس را روی پوست خود حس کردید، به یاد بیاورید که شما در حال لمس کردن یکی از کارآمدترین سیستمهای انتقال انرژی در کل کیهان هستید؛ پدیدهای که در آن ارتعاشات نامرئی اتمها، مرز میان یک سنگ قیمتی و یک بدل هوشمندانه را تعیین میکنند.
نظرات کاربران