تحويل اقلام الرصاص رخيصة الثمن الى مجوهرات غالية الثمن عن طريق تقنية النانو
| نادر الخاطر |
تكنولوجيا العلوم من الرياضيات والفيزياء والكيمياء و الهندسة و الطب جعلت الحياة اسهل للعالم حيث جميع العلوم تهدف الى ارتقاء العالم و جعله اسهل لاستخدام الانسان، لكن مازالت البحوث في تطوير العلوم عاجزة عن حل بعض المشاكل الموجودة في العالم التي يحتاجها الانسان.
نستعرض اهم احتيجات الانسان التي مازال الباحثين عاجزين في وضع الحل لها في المجالات الاكثر اهمية في الحياة:
المجال الطبي: علاج الامراض المستعصية (سرطان، فيروس نقص المناعة البشرية -HIV و فيروس شلل الاطفال)
المجال الكيميائي: إعادة تشكيل ذرات العناصر, مثل عنصر الكربون حيث مركب الماس من ذرات كربون فقط و مركب الجرافيت من ذرات كربون فقط ايضا، لكن الماس غالي الثمن و الجرافيت (قلم الرصاص) ابخس الثمن مع إن كلاهما يحتوي على ذرات الكربون الفرق في ترتيب ذرات الكربون .
السوال الذي نريد الإجابة عنه في هذا المقال:
هل تقنية النانو باستاطاعتها وضع الحلول كي تلبي احتيجات الانسان التي مازالت العلوم الحالية غير قادره لحلها ؟
هذا المقال العلمي سوف يسلط الضوء في مناقشة تقنية النانو و استخداماتها في المجال الكيميائي و بالخصوص في ذرات العناصر الكيميائية.بالإضافة الى استعراض البحوث الموجودة حاليا في هذا المجال.
تقنية النانو:
من المعروف وحدات المتعارف عليها في العلوم التطبيقية: التيرا, الجيجا, الميجا, الكيلو , سنتي , ملي ,مايكرو , نانو , بايكو و الفيمتو. تقنية النانو عبارة عن التعامل مع المواد في مستوى الذرة حيث النانومتر يساوي واحد مليار من المتر.
العلم استطاع أن يتحكم ويصنع في مواد بحجم المايكرو مثل الحاسوب و يتوسع العلم حاليا في التحكم و تصميم المعدات في حجم النانو، كذلك الفيمتو الذي استطاع العالم المصري أحمد زويل في التعامل معها تعتبر في العالم الذري حيث الفيمتو يعتبر أصغر من النانو.
تحويل الفحم الأسود الى الماس
أول من صرح بتحول الفحم الأسود أو الجرافيت الى الماس هما العالمان دكلير و جيمسن في مقال نشر في عام 1961 تحت عنوان تشكيل الماس عن طريق صدمة الإنفجار و من هنا أصبح تحويل الفحم الى الماس في محل النقاش.
بعض العلماء مثل بان هارت ( 1996), سايزير, لوتفيش و بان هارت (2000), شيندروف ,زهارنوف, برينر (2002), بافلوفسكي و دراكن (1996), موريز و ابل (1980) قد وضعو تحليلاتهم في الموافقة من تحويل الكربون الأسود بخيس الثمن إلى الماس غالي الثمن. كذلك الباحثان ويني و جوبتا استعرضو ورقة علمية نشرت في عام 2013 بتحويل الجرافيت الى الماس واستطاع الباحثان من المقال العلمي تحت عنوان ضغط الجرافيت في تحويله إلى الماس, تضمن الورقة العلمية من4 مراحل في تحويل الجرافيت إلى الماس تحت ضغط عالي جدا 50 جيجا باسكال ودرجة حرارة عالية جدا في الظروف الطبيعية.
كذلك أضاف الباحثان سايزير و بان هارت (1997) لتحويل الجرافيت إلى الماس نحتاج ضغط عالي جدا مع درجة حراره بين 1800 الى 2300 كالفن.
هذا التحويل الجرافيت إلى الماس تحت الظروف الطبيعية ناتج من التفاعل النووي في ثورة البراكين عندما تقّذف الحمم على سطح الأرض و تبرد بعدها يأتي العلماء في تجميع القطع البركانبة حيث بعض الحمم يكون الماس ملتصق فيها ثم تنظف في المختبر و يستخرج الماس.
لكن بعض العلماء مثل موشير (2012) و جنداي (2014 ) و خليلولن, ايشت, اوهني, بهلير و بارينيلو ( 2011 ) أشارو إلى أن عمل مناخ و بيئة للجرافيت لكي يتحول إلى الماس تكون صعبة, حيث يتطلب من دفن الجرافيت إلى عمق 100 ميل تحت سطح الأرض ثم تسخينه بحراره تصل إلى 2200 كالفن و بعدها ضغطه بضغط 20 جيجا باسكال مايعادل ١٥٠ ألف مرة قدر الضغط الجوي على سطح الأرض و أخيرا إخراج الجرافيت بسرعة على سطح الأرض.
وهذا أمر في غاية الصعوبة و شبه مستحيل في صنع بيئة إلى الجرافيت مثل البركان في الثوران و ثم يقدف الحمم .
إذا ماهو المقترح العلمي في تحويل الجرافيت الى ماس ؟ من خلال الأسطر الآتية سوف نجيب على سؤال البحث . في نوفمبر 2014 اصدرة جامعة بيردو في الولايات المتحدة بحث علمي يتضمن لا داعي الى تسخين الجرافيت و عمل ضغط عالي له, حيث تقنية النانو الحل البديل في تحويل الجرافيت إلى الماس حيث الماس مصنوع من شبكة ثلاثية الأبعاد لذرات الكربون مرتبة بشكل هرمي من الناحية اخرى الجرافيت مُكون من طبقات مستوية لذرات الكربون بشكل سداسي.وهذا الترابط بين ذرات الكربون في الجرافيت و الماس يكون ترابط على مستوى مقياس النانو .
