ماده ای سخت تر از الماس وجود دارد؟ - وبلاگ بخار

به گزارش وبلاگ بخار، راهنماتو نوشت: الماس به دلیل سختی اش ارزشمند است. الماس در جواهرات می تواند نسل ها دوام بیاورد و اگر هر روز هم استفاده شود در برابر خط و خش مصون است.

الماس به طور طبیعی ماده ای سخت و محکم است، اما آیا ماده دیگری در زمین، فضا یا حتی در آزمایشگاه ها وجود دارد که سخت تر از الماس باشد؟

الماس به دلیل سختی اش ارزشمند است. الماس در جواهرات می تواند نسل ها دوام بیاورد و اگر هر روز هم استفاده شود در برابر خط و خش مصون است.

در صنعت از آن به عنوان تیغ برش یا مته استفاده می شود که می تواند بدون آنکه آسیبی به خودش وارد شود در سخت ترین مواد نفوذ کند. الماس در شکل پودر برای سمباده زدن سایر سنگ های قیمتی، فلزات و مواد دیگر هم استفاده می شود.

پس آیا می توان ماده ای سخت تر از الماس پیدا کرد؟ پاسخ قدری سخت است.

ریچارد کانر، شیمیدان مواد در دانشگاه کالیفرنیا، می گوید: الماس برای اهداف کاربردی هم چنان یکی از سخت ترین مواد محسوب می شود. روش هایی برای تولید الماس هایی که محکم تر از الماس های تزیینی باشند، وجود دارد. مواد دیگری هم هستند که به صورت نظری ممکن است از الماس محکم تر به نظر برسند، اما در شکلی وجود ندارند که بتوانید در دست تان بگیرید یا به شکلی گسترده از آن ها استفاده کنید.

پل آسیموف، ژئوشیمیدان در کلتک، می گوید: هر کسی که حلقه الماس داشته می تواند دوام آن را تأیید کند، اما سختی در نظر دانشمندان معنای ویژه ای دارد. این ویژگی معمولا با سایر ویژگی ها مثل خشکی یا قدرت خلط می شود. این عوامل گاهی، اما نه همیشه، با سختی مرتبط هستند.

مثلا الماس واقعا ماده سختی است، اما خشکی آن در حد متعادل است. برای همین به طرز شگفت انگیز قابلیت شکسته شدن دارد. این ماده در راستای وجوه کریستالی اش به راحتی شکسته می شود و از همین روست که جواهرسازان می توانند الماس های زیبا و چندوجهی و درخشان تولید کنند.

دانشمندان سختی را به چند روش متفاوت مقدار گیری می کنند. زمین شناسان اغلب بر یک معیار مقایسه ای به نام مقیاس سختی موس تکیه می کنند. این مقیاس روشی برای شناسایی مواد در فیلد (زمین) بر اساس توانایی آن ها در خراش دادن یکدیگر است. درجه سختی الماس بر اساس این مقیاس 10 است که یعنی بالاتر از هر ماده دیگری قرار می گیرد و هر ماده دیگری را می تواند خراش دهد. درجه سختی تالک نرم و خردشده 1 است.

دانشمندان علوم مواد در آزمایشگاه برای سنجش سختی مواد یک سنجه دقیق تر به نام آزمون سختی ویکرز دارند که سختی مواد را بر اساس مقدار نیرویی که لازم است تا یک شیء نوک تیز در ماده فرو برود مقدار گیری می کنند (تصور کنید که یک مداد نوک تیز را داخل پاک کن فرو می کنید.)

الماس از اتم های کربنی تشکیل شده که در یک شبکه مکعبی در کنار هم مرتب و با پیوندهای شیمیایی قوی و کوتاه به هم متصل شده اند. این ساختار است که سختی معروف الماس از آن ناشی شده است.

بیش تر موادی که ادعا می شود از الماس سخت تر باشند از تغییر اندک ساختار کلاسیک کریستالی الماس یا جابه جاشدن برخی از اتم های کربن با اتم هایی مثل بور و نیتروژن حاصل شده اند.

یکی از اصلی ترین رقبای سخت تر از الماس لونسدالیت است. درست مثل الماس، لونسدالیت هم از اتم های کربن ساخته شده، اما ساختار آن به جای شکل مکعبی، از کریستال های شش ضلعی تشکیل شده است.

آسمیوف می گوید: لونسدالیت خیلی رازآلود است. تا همین اواخر این ماده در مقادیر بسیار اندک، بیش تر در داخل شهاب سنگ، پیدا شده بود که نمی توانستیم با شفافیت بگوییم که آیا این ماده ای مستقل است یا اینکه به دلیل نقصی در ساختار الماس های استانداد پدید آمده است.

اخیرا، تیمی از دانشمندان کریستال هایی به مقدار میکرون را در شهاب سنگ ها پیدا کرده اند. این مقدار هنوز بسیار اندک محسوب می شود، اما بزرگ تر از کریستال هایی است که قبلا کشف کرده بودند. این اکتشاف بر اعتبار این ماده افزوده است. دانشمندان دیگر گزارش داده اند که توانسته اند لونسدالیت را در آزمایشگاه تولید کنند؛ هرچند که کریستال های آن فقط به مدت کسری از ثانیه بقا داشته است؛ بنابراین لونسدالیت مجذوب کننده است، اما به این زودی نمی تواند برای برش، حفاری یا سمباده زنی جایگزین الماس شود.

بازی با ساختار نانومقیاس الماس نیز می تواند ماده ای را تولید کند که از یک الماس معمولی سخت تر است. ماده ای که از تعداد زیادی کریستال ریز الماس تشکیل شده می تواند از الماسی که کیفیت آن برای تولید جواهر مناسب است و از یک کریستال واحد تشکیل شده است، سخت تر باشد و دلیلش آن است که دانه های نانومقیاس به جای آنکه از کنار یکدیگر عبور کنند در هم قفل می شوند. الماس های نانو-دوقلو، که دانه های آن ها تصاویر آینه ای یکدیگر هستند، دو برابر الماس های معمولی سختی دارند.

بهرحال، اغلب دانشمندان با هدف رکوردزنی در پی پیدا کردن ماده ای سخت تر از الماس نیستند. آن ها می خواهند ماده ای کاربردی پیدا کنند. آسیموف می گوید: دانشمندان در پی ماده ای سخت تر از الماس هستند که ساده تر و ارزان تر از آن در آزمایشگاه تولید شود.

مثلا آزمایشگاه کانر تعدادی ماده ابرسخت تولید کرده که می توانند مصارف صنعتی داشته باشند و جای الماس را بگیرند. یکی از آن ها که همین حالا برای مصارف تجاری قابل دسترس است، ترکیبی از تنگستن و بور با مقادیری از فلزات دیگر است.

شکل کریستال ها باعث شده که این ماده در جهات متفاوت ویژگی های متفاوت داشته باشد؛ بنابراین اگر در جهت درستی گرفته شود می تواند الماس را هم خط بیندازد. کانر می گوید، این ماده ارزان تر از الماس تمام می شود و دلیلش آن است که به فشار بالایی که معمولا برای تولید الماس در آزمایشگاه نیاز است، نیازی ندارد؛ بنابراین با اینکه در حال حاضر الماس در بسیاری موارد سخت ترین ماده محسوب می شود، در آینده نزدیک ممکن است این ماده کلاسیک رقبای بیش تری داشته باشد.

227227