من المثير للدهشة هو تحويل اللون الأسود القاتم إلى الأبيض البراق.
ذرة الكربون، هذه الذرة المعروفة بالتميز لإحتوائها على 4 إلكترونات في مستوى طاقتها الخارجي مما يعطيها القدرة على تكوين الروابط مع الذرات المختلفة ومما يجعلها تتحد مع ذرات الكربون الأخرى لتكوين المركبات المختلفة بمساعدة ذرات الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين وباقي الذرات؛ ذرة الكربون لها العديد من الأشكال المختلفة وذلك بإختلاف بنيتها ومن أهم هذه الأشكال هما الجرافيت والماس.
بالنسبة للشكل الجرافيتي، فيه ذرات الكربون تترتب في شكل طبقات مستوية مما يجعل انزلاقها سهلا فوق بعضها البعض، وهذه البنية تميز الجرافيت بالنعومة وتجعله أملس مما يُدخله في صناعة العديد من المنتجات مثل أقلام الرصاص؛ أما الماس الذي ترتبط ذراته ببعضها بقوة في كل الأبعاد مما يجعل الماس صلب للغاية.
أراد العلماء أن يفهموا ويتحكموا في الإنتقال الهيكلي بين صور الكربون المختلفة لكي يتمكنوا من تحويل هذه الصور إلى بعضها, ومن أمثلة هذا التحويل هو تحويل الجرافيت إلى الماس بتأثير الضغط. ورغم أن الجرافيت من أكثر أشكال الكربون استقرارًا في الظروف الطبيعية، إلا أن أقل ضغط يحتاجه الجرافيت لكي يتحول إلى ماس هو 10 جيجا باسكال ودرجة حرارة تفوق الـ 4000 كلفن وهذا يُعادل الـ100000 ضعف من الضغط الجوي وبالنسبة لدرجة الحرارة ما يجعلها تذيب كل شيء.
حسنًا، الآن هل يمكنك تصنيع الماس؟ بالطبع نعم، عند درجات الحرارة والضغوط المتاحة في المعمل يمكنك أخذ الجرافيت وتحويله إلى الماس، وهذا لأن كلا من الجرافيت والماس يتكونا من الكربون. ولكن حاليًا تختلف خصائص الماس المُصنع عن خصائص الماس الطبيعي، فلا تبدأ في استثمار أقلام الرصاص من الآن؛ العملية تتحسن، لذلك يُمكن في يوم من الأيام ألا يستطيع صانع المجوهرات التفرقة بين الماس الطبيعي والماس المُصنَّع.
تحدثنا الآن عن إمكانية الضغط في صنع الماس, ولكن اكتشف مجموعة من علماء جامعة ستانفورد طريقة أسرع وأقل إزعاجًا من تلك لتحويل الجرافيت إلى الماس؛ ببساطة عن طريق تطبيق الهيدروجين على ركيزة البلاتين (الطبقة السفلية للبلاتين) دون الحاجة إلى الضغوط المرتفعة هذا الإكتشاف جعل تصنيع الماس أكثر سهولة.
في حين بداية إيجاد وسيلة لإمكانية استخدام الجرافين (طبقة رفيعة من الكربون النقي) في الترانزيستورات، قام فريق بقيادة الباحث سارب كايا بإضافة بعض طبقات الجرافين إلى ركيزة البلاتين، ثم عَرَّضُوا طبقات الجرافين العليا إلى الهيدروجين. العملية بدأت سلسلة من التفاعلات التي استبدلت كل طبقات الجرافين إلى طبقات ماس أكثر صلابة بكثير؛ بعد أخذ نظرة فاحصة، وجد الباحثون أن إدخال الهيدروجين يخلق روابط كيميائية بين الطبقة السفلية من الجرافين وركيزة البلاتين؛ قدرة البلاتين لخلق مثل هذه الروابط مع الجرافين هو ما يبقي طبقة الماس المسطحة تلك مستقرة.
باستخدام هذه الطريقة الجديدة سيستطيع العلماء الفهم والتحكم في انتقال صور الكربون إلى بعضها البعض، وسيتمكنون حينها من تحويل كل صورة إلى الأخرى بسهولة.
حسنًا؛ ماذا عن الفحم ؟!
اختلف العلماء حول فكرة تحويل الفحم إلى الماس؛ وكان سبب الإختلاف أن الماس يتكون من احتراق الكربون في درجات الحرارة والضغط المرتفعين في باطن الأرض على مسافة تبعد من 120- 200 كم تحت سطح الأرض وهذه مسافة أبعد بكثير من المنطقة التي يتكون فيها الفحم بإحتراق الرواسب والمخلفات في القشرة الأرضية, وأيضًا مما ثَبُت أن تاريخ الماس يعود الى ما قبل 3.3 مليار سنه تقريباً وعلى عمق مائتي كيلومتر تطور الكربون وتَشكل وتحّول إلى الألماس فى باطن الارض التي هي المصدر الأساسي للفحم، فكيف يتكون الماس من الفحم قبل ظهور الفحم؛ ولكن لكي نصحح هذه المعلومة يجب علينا أن نعرف الفرق بين الفحم والكربون فبالرغم من أن الفحم يحتوي على 50-90% من الكربون إلا أنه ليس كربونًا نقيًا، وليس صورة طبق الأصل من الكربون, أما الماس فهو مُكون من الكربون النقي، أما الفحم فيحتوي على العديد من الشوائب مثل الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين, لذا لا يمكننا أن نقول أن الماس يتكون من الفحم ولكن يتكون من الكربون.
المصادر:
اعداد : Amira Esmail
مراجعة: Esraa Adel
تصميم : Bouthaina Mahmoud
#الباحثون_المصريون
