نجح علماء في الفيزياء بمعهد “ماساتشوستس” للتقنية بالولايات المتحدة، في تحويل الجرافيت، وهي المادة التي يصنع منها قلم الرصاص، إلى ذهب بشكل مجازي، وهو ما كشف عن خصائص تُعرف لأول مرة عن هذه المادة.
كيف يمكن تحويل الجرافيت إلى ذهب؟
قال لونج جو، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتقنية والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت في أكتوبر 2023 بمجلة “Nature Nanotechnology“: “من النادر جدًا العثور على مواد لها عدد كثير من الخصائص، وهو ما وجدناه بالجرافيت”.
وأوضح “جو”: “يتكون الجرافيت من الجرافين، وهو طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في أشكال سداسية تشبه هيكل قرص العسل، والذي كان بدوره محور أبحاث مكثفة منذ أن تم عزله لأول مرة قبل حوالي 20 عامًا”.
وأشار أنه “منذ حوالي خمس سنوات، اكتشف باحثون، بما في ذلك فريق من معهد ماساتشوستس للتقنية، أن تكديس صفائح فردية من الجرافين، ولفها بزاوية طفيفة مع بعضها البعض، يمكن أن ينقل خصائص جديدة إلى المادة، من الموصلية الفائقة إلى المغناطيسية، تجعلها تشبه الذهب من ناحية سلوك الإلكترونات”.
وأضاف: “في العمل الحالي، اكتشفنا خصائص مثيرة للاهتمام دون أي التواء على الإطلاق، منها أن ترتيب خمس طبقات من الجرافين بطريقة معينة تسمح للإلكترونات التي تتحرك داخل المادة بالتفاعل، فيما يعرف باسم الارتباط الإلكتروني، والذي يمكّن ظهور خصائص جديدة للجرافيت”.
استخدم الفريق البحثي مجهرًا جديدًا صنعه جو في معهد ماساتشوستس للتقنية في عام 2021 والذي يمكنه تحديد مجموعة متنوعة من الخصائص المهمة للمادة على المستوى النانوي بسرعة وبتكلفة زهيدة نسبيًا.
وأوضح الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء بمعهد ماساتشوستس للتقنية: “يبلغ سمك الجرافين المكدس ذو الطبقة الخماسية السطوح بضعة أجزاء من المليار من المتر”.
قام الفريق بتوصيل أقطاب كهربائية إلى “نيتريد البورون” الذي يحمي طبقات الجرافين الخماسي السطوح المكدس.
سمحت لهم الأقطاب الكهربائية بضبط النظام بجهد كهربائي مختلف، فاكتشفوا ظهور 3 خصائص مختلفة اعتمادًا على عدد الإلكترونات.
قال “جو”: “لقد وجدنا أن المادة يمكن أن تكون عازلة، أو مغناطيسية، أو طوبولوجية، وفي النوع الأخير يسمح بحركة الإلكترونات دون عوائق حول حواف المادة، ولكن ليس عبر المنتصف، فتصبح الحواف موصلًا مثاليًا”.
إقرا ايضا:
أغرب تطبيقات الهواتف.. أحدها قد يتسبب بكسر هاتفك!
