پژوهشگران دانشگاه توکیو یک روش جدید برای ساخت الماس‌های مصنوعی با استفاده از پرتو الکترونی توسعه داده‌اند. این روش می‌تواند راه را برای شکل‌گیری روش‌های قدرتمند جدیدی از تصویربرداری و تکنیک‌های تحلیلی هموار کند.

در حال حاضر، الماس‌ها به‌طور معمول در شرایط بسیار شدید گرما و فشار شکل می‌گیرند(روش HPHT)، مانند آنهایی که عمیق درون زمین هستند، یا از طریق  فرایند انباشت شیمیایی بخار (روش CVD) در آزمایشگاه ها ساخته می شوند.

 نحوه ساخت الماس به روش HPHT که امروزه یکی از رایج ترین روش های ساخت الماس مصنوعی یا آزمایشگاهی است

 نحوه ساخت الماس به روش CVD

با این حال، محققان ژاپنی به رهبری پروفسور اِیچی ناکامورا (Eiichi Nakamura) راهی را برای ساختن الماس‌های کوچک (نانوالماس‌ها) در فشارهای نسبتا پایین با استفاده از یک پرتو الکترونی کشف کرده‌اند.

ماده‌ آغازین آن ها آدامانتان (adamantane) بود که یک مولکول هیدروکربنی قفسی-شکل با اسکلت پایه‌ کربنی چهاروجهی مشابه الماس است.

در آدامانتان، اتم‌های کربن در آرایشی مشابه الماس‌مانند قرار دارند، اما هر کربن با اتم‌های هیدروژن پوشیده شده است. برای تبدیل آدامانتان به الماس، باید هیدروژن‌ها را جدا کنید و پیوندهای کربن-هیدروژن را بشکنید. همچنین نیاز است کربن‌ها را به هم متصل کنید و پیوندهای جدید کربن-کربن تشکیل دهید. برای دستیابی به این هدف، محققان از پرتوهای الکترونی درون یک میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) استفاده کردند و آنها به‌طور دقیق به بلورهای آدامانتان شوک دادند.

پیشرفت در ساخت الماس های مصنوعی با استفاده از پرتو الکترونی

به جای نابود کردن مولکول‌ها که چیزی بود که بیشتر افراد فکر می‌کردند رخ خواهد داد، پرتو باعث شد هیدروژن‌ها جدا شوند و کربن‌ها به هم متصل شوند و به این ترتیب به‌آرامی یک شبکه‌ الماسی ساخته شود.

در طول این فرایند، گاز هیدروژن آزاد شد و نانوالماس‌های بدون نقص شکل گرفتند. این یک موضوع حائز اهمیت است، زیرا فرایند جدید نیازمند هیچ فشار خردکننده یا گرمای سوزانی نیست. در عوض، تابش کنترل‌شده‌ الکترون در شرایط ملایم انجام شد.

با این حال، روش جدید نه تنها آن ها را نابود نکرد، بلکه در واقع یک واکنش شیمیایی کنترل‌شده را امکان‌پذیر ساخت.

جالب اینجاست که محققان دریافتند که آدامانتان یک عنصر کلیدی است، زیرا دیگر هیدروکربن‌ها در این فرآیند عمل نکردند و آدامانتان را به‌طور منحصربه‌فردی به‌عنوان یک پیش‌ماده، به گزینه‌ای مناسب تبدیل کرد.

بیشتر بخوانید:

الماس هرکیمر یا کوارتز درخشان نیویورک

تشخیص سرطان پستان با کمک الماس

استفاده از نانوالماس برای تولید منسوجات

الماس آزمایشگاهی و غارت ثروت ملی بوتسوانا

پتانسیل استفاده از استفاده از پرتو الکترونی در صنایع گوناگون

این روش جدید می‌تواند کاربردهای جالبی در صنایع گوناگون داشته باشد. برای مثال می‌تواند برای توسعه فناوری‌های جدید کوانتومی استفاده شود، جایی که نانوالماس‌ها می‌توانند مراکز رنگی را در خود جای دهند که در رایانه‌ها و حسگرهای کوانتومی استفاده می‌شوند.

اخترشیمی نیز می‌تواند از این ایده بهره ببرد که الماس‌ها در شهاب‌سنگ‌ها و سنگ‌ها ممکن است از طریق تابش ذرات کیهانی شکل گرفته باشند، نه فقط از طریق گرما و فشار.

شهاب سنگ اوریلیتی ایران (بلک دیاموند) که در آزمایشگاه شهاب سنگ شناسی کیپا (کیانپارس مورد شناسایی و طبقه بندی قرار گرفت و دارای الماس  لونسدالیت یا Lonsdaleite است.

این کشف یک باور دیرینه را بر هم می‌زند که پرتوهای الکترونی فقط مولکول‌های آلی را نابود می‌کنند و نشان می‌دهد که با طراحی مناسب مولکولی (مانند آدامانتان)، پرتوهای الکترونی می‌توانند در عوض واکنش‌های شیمیایی بسیار ویژه‌ای را هدایت کنند و افق‌های جدیدی در سنتز نانومواد و میکروسکوپی الکترونی بگشایند.

منبع خبر: