کربن مایع متولد شد!

در پیشرفتی بی‌سابقه و تاریخی، دانشمندان برای نخستین‌بار موفق به تولید کربن مایع شده‌اند؛ دستاوردی که می‌تواند مسیر جدیدی را در علم مواد، فیزیک فشار بالا و فناوری هم‌جوشی هسته‌ای بگشاید. این پژوهش به‌دست تیمی از محققان دانشگاه روستوک و مرکز تحقیقاتی هلم‌هولتس درسدن-روسندورف (HZDR) انجام شده و توانسته یکی از پایدارترین اشکال مواد را در شرایطی به‌شدت سخت به حالت مایع درآورد؛ حالتی که تا پیش از این، تنها به‌صورت نظری پیش‌بینی شده بود.

تحولی نوین در فناوری هم‌جوشی هسته‌ای

یکی از مهم‌ترین پیامد‌های این کشف، کاربرد بالقوه کربن مایع در طراحی نسل آینده راکتور‌های هم‌جوشی هسته‌ای است. کربن مایع با نقطه ذوب بسیار بالا (حدود ۴۵۰۰ درجه سانتی‌گراد یا ۸۱۳۲ درجه فارنهایت)، دارای ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فردی است که می‌تواند در بهینه‌سازی فرآیند‌های هم‌جوشی، از جمله به‌عنوان عامل خنک‌کننده یا کندکننده نوترونی مؤثر واقع شود.

به گزارش sustainability-times این پژوهش با بهره‌گیری از سیستم لیزری پیشرفته DiPOLE ۱۰۰-X متعلق به مرکز لیزر‌های مرکزی STFC انگلستان صورت گرفته است؛ سیستمی که توانایی تولید شرایط بسیار شدید حرارتی و فشاری را داراست.

نحوه تولید کربن مایع: از جامد تا مایع در کسری از ثانیه

برای دستیابی به کربن مایع، محققان نمونه‌های جامد کربن را با کمک لیزر فشرده‌سازی کرده و تنها برای چند نانوثانیه در حالت مایع نگه داشتند. در همین بازه زمانی بسیار کوتاه، با استفاده از پرتو‌های پرانرژی ایکس، الگوی پراش پرتو‌ها (diffraction pattern) ثبت شد که امکان شناسایی آرایش اتمی کربن مایع را فراهم کرد.

تحت شرایط معمول، کربن مستقیماً از جامد به گاز تبدیل می‌شود و ذوب نمی‌گردد؛ اما در فشار‌ها و دما‌های بسیار بالا، امکان ایجاد فاز مایع نیز فراهم می‌شود. چالش اصلی پژوهشگران، ثبت و اندازه‌گیری دقیق این وضعیت گذرا بود که با موفقیت انجام شد.

شباهت‌های ساختاری با الماس

بررسی‌های ساختاری کربن مایع نشان داد که آرایش اتمی آن شباهت زیادی به ساختار الماس دارد؛ یعنی هر اتم کربن چهار همسایه نزدیک دارد. این کشف نه‌تنها اختلاف‌های طولانی‌مدت در نظریه‌های پیشین درباره نقطه ذوب کربن را پایان داد، بلکه بینش تازه‌ای درباره ویژگی‌های ماده در شرایط فوق‌العاده به‌دست داد.

شتاب‌دهی به پیشرفت علم با هوش مصنوعی و کنترل خودکار

این پژوهش که نتایج آن در نشریه معتبر Nature منتشر شده، از سیستم خودکار کنترل و پردازش داده‌ها بهره برده که امکان بررسی سریع‌تر و دقیق‌تر داده‌ها را فراهم می‌سازد. پژوهشگران بر این باورند که با بهبود این سامانه‌ها، زمان لازم برای انجام آزمایش‌های مشابه از چندین ساعت به چند ثانیه کاهش خواهد یافت؛ امری که می‌تواند روند پژوهش‌های آتی را به‌شدت تسریع کند.

از انرژی پاک تا نوآوری‌های صنعتی

در حالی که تمرکز فعلی بر کاربرد کربن مایع در راکتور‌های هم‌جوشی هسته‌ای است، ویژگی‌های منحصر‌به‌فرد این ماده می‌تواند الهام‌بخش نوآوری در حوزه‌های دیگر نیز باشد؛ از جمله توسعه مواد جدید با تحمل دمایی بالا، طراحی حسگر‌های مقاوم، یا حتی کاربرد‌های نوین در الکترونیک و مهندسی فضایی.

انتهای پیام/