Carbon Nitride

في اكتشاف رائد، كشف العلماء عن مادة غير قابلة للتدمير تقريباً، وتناف الالماس، والذي يعتبر منذ فترة طويلة أصلب مادة على وجه الأرض، وظهرت هذه المواد المرنة، المعروفة باسم نيتريدات الكربون، عندما تعرضت جزيئات الكربون والنيتروجين للحرارة والضغط الشديدين، متفوقة على نيتريد البورون المكعب، ثاني أقوى مادة بعد الماس، أظهرت نيتريدات الكربون هذه صلابة ملحوظة.

ويحمل هذا الاختراق وعدًا هائلاً لمختلف التطبيقات الصناعية، بدءًا من حماية السيارات والمركبات الفضائية بطبقات واقية، إلى صناعة أدوات القطع الثقيلة والألواح الشمسية وأجهزة الكشف الضوئي، وتم إعداد هذه المواد متعددة الوظائف لإعادة تعريف الابتكار الصناعي بجميع أنواعه.

ويعود السعي إلى إطلاق العنان لإمكانات نيتريدات الكربون إلى ثمانينيات القرن الماضي، عندما أثارت خصائصها الاستثنائية، ولا سيما مقاومتها العالية للحرارة، اهتمام العلماء لأول مرة، وعلى الرغم من أكثر من ثلاثة عقود من البحث، فإن المحاولات السابقة لتسخير قدراتهم لم تسفر عن نتائج موثوقة.

والآن، قطع فريق دولي من الباحثين، بقيادة خبراء من جامعة إدنبرة، وجامعة بايرويت في ألمانيا، وجامعة لينكوبنج في السويد، خطوات كبيرة في هذا المجال، وأعرب الدكتور دومينيك لانييل من جامعة إدنبرة عن دهشته من اكتشاف أول مادة من نيتريد الكربون، ولقد كان حلم طال انتظاره بين الباحثين لأكثر من ثلاثة عقود، وهو سد الفجوة بين إنشاء المواد عالية الضغط والتطبيقات الصناعية.

وتضمن البحث تعريض أشكال مختلفة من جزيئات النيتروجين الكربوني لضغوط شديدة، تتراوح بين 70 إلى 135 جيجاباسكال، مع تعريضها لدرجات حرارة تتجاوز 1500 درجة مئوية، ولكشف التركيب الذري لهذه المركبات، قامت أشعة سينية مكثفة بتسليط الضوء على عينات في مسرعات الجسيمات في فرنسا وألمانيا والولايات المتحدة الأمريكية.

وكشفت النتائج أن ثلاثة مركبات من نيتريد الكربون تمتلك العناصر الأساسية اللازمة للحصول على صلابة لا مثيل لها، ومن اللافت للنظر أن هذه المركبات احتفظت بخصائصها الشبيهة بالألماس حتى بعد عودتها إلى ظروف الضغط ودرجة الحرارة القياسية، وعلاوة على ذلك، سلطت المزيد من التجارب الضوء على خصائص إضافية مثل اللمعان الضوئي وكثافة الطاقة العالية، مما يشير إلى إمكانات هائلة لتخزين الطاقة في كتل صغيرة.

وإن الآثار المترتبة على نيتريدات الكربون غير القابلة للضغط للغاية بعيدة المدى، ويعتقد العلماء أنها يمكن أن تصبح المادة الهندسية النهائية، التي تنافس الماس عبر مجموعة من التطبيقات، وأكد الدكتور فلوريان تريبل من جامعة لينكوبينج على أهمية استعادة المراحل ذات الصلة من الناحية التكنولوجية من ظروف الضغط الشديد التي تصل إلى آلاف الكيلومترات داخل باطن الأرض.