أضواء على الأبحاث

ألماس خشن يتَّسم بخواص مبهرة

  • Published online:

Credit: Yasumaru Fujii, Mina Maruyama, Nguyen Thanh Cuong, Susumu Okada

كشفت مجموعةٌ من العلماء عن انضمام عضو جديد إلى عائلة الكربون، هو الألماس الخماسي، الذي يُتوقَّع أن يتسم بخفة الجرافيت، وصلابة الألماس، وأن يحمل خواص أشباه الموصلات التي تجعله شبيهًا بالسيليكون. 

ومن المعلوم أنَّ الكربون عنصر شديد التنوع؛ إذ يُفترض أنه يوجد في مئات من الصور، رُصد العديد منها بالفعل، مثل الألماس، والجرافيت. وفي الألماس، ترتبط كل ذَرّة كربون بأربع ذراتٍ أخرى في شبيكةٍ مُكعَّبة ثلاثية الأبعاد، تتسم بالقوة والصلابة. أمَّا في الجرافيت، فترتبط كل ذَرّة بثلاث ذراتٍ فقط، مُكوِّنةً صفائح مُسطَّحة من الأشكال السداسية.

ومؤخرًا، قدَّر الباحث ياسومارو فوجي وزملاؤه في جامعة تسوكوبا اليابانية أنَّ الكربون يمكن أن يتخذ صورة أخرى، أطلقوا عليها اسم الألماس الخماسي. وفيها تنتظم ذرات الكربون في أشكالٍ خماسية، ترتبط بعض ذراتها بأربع ذرات أخرى، بينما يرتبط البعض الآخر بثلاث ذراتٍ فقط. وتنتظم هذه الأشكال الخماسية في شبيكةٍ مُكعَّبة شبيهة بشبيكة الألماس. ويكمن الاختلاف بينهما في أنَّه، في حالة الألماس، توجد ذرات كربون داخل كل مُكعَّب من مُكعَّبات الشبيكة، أمَّا حلقات الألماس الخماسي، فلا تشغل إلا حواف المُكعَّبات وزواياها، تاركًة فجوةً صغيرة في المنتصف.

وبالنظر إلى هذه المسامية، يُتوقَّع أن تكون  للألماس الخماسي كثافة منخفضة، تكافئ كثافة الجرافيت. ومن المُتوقَّع كذلك أن تكون المادة شبه موصلة، وأن تتمتع بالخاصية الاستثنائية المتمثلة في زيادة السُمك عند التمدد.

Phys. Rev. Lett. 125, 016001 (2020)