ஃபுல்லெரின்களைப் பயன்படுத்தி குறைவான உடையக்கூடிய வைரத்தை உருவாக்குதல்  சாத்தியமா?

சீனா, ஜெர்மனி மற்றும் அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு குறைவான உடையக்கூடிய வைரத்தை உருவாக்குவதற்கான வழியை உருவாக்கி உள்ளனர். நேச்சர் இதழில் வெளியிடப்பட்ட அவர்களின் ஆய்வறிக்கையில், ஒரு பாராகிரிஸ்டலின் வைரத்தை உருவாக்குவதற்கான அணுகுமுறை மற்றும் அதற்கான சாத்தியமான பயன்பாடுகளை விவரிக்கிறது.

வைரமானது இதுவரை கண்டறியப்பட்ட பொருள்களில் கடினமான பொருள் என்று முந்தைய ஆராய்ச்சி காட்டுகிறது. ஆனால் அது உடையக்கூடியது, அவை கடினத்தன்மையுடன் இருந்தபோதிலும், வைரங்களை எளிதில் வெட்டலாம் அல்லது நொறுக்கலாம். அதற்கு காரணம் அதன் வரிசைப்படுத்தப்பட்ட அணு அமைப்பாகும். விஞ்ஞானிகள் வைரங்களை அவற்றின் கடினத்தன்மையைத் தக்கவைத்துக்கொள்ள பல ஆண்டுகளாக முயற்சி செய்து வருகின்றனர், ஆனால் அவை பலவீனமானவை. தற்போது அந்த இலக்கை அடைய அணி நெருங்கி விட்டது.

தற்போது, ​​வைரங்களை உருவாக்குவதற்கான வழி, கார்பன் அடிப்படையிலான பொருளை ஒரு துணை சாதனத்தில் வைப்பது, அங்கு மிகவும் கடினமாக அழுத்தும் போது அதிக வெப்பநிலைக்கு சூடாக்கப்படுகிறது. இந்த புதிய முயற்சியில், குறைவான வரிசைப்படுத்தப்பட்ட வகை வைரத்தை உருவாக்க ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதே அணுகுமுறையைப் பயன்படுத்தினர். இது, கார்பன் அடிப்படையிலான பொருள் ஃபுல்லெரின்களின் தொகுப்பாகும். இது பக்கிபால்ஸ் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது (கார்பன் அணுக்கள் வெற்று கோளத்தில் அமைக்கப்பட்டன). அவை 27 முதல் 30 Gigapascal அழுத்தத்தில் 900 முதல் 1,300 °C வரை பொருளை சூடாக்கியது. வணிக வைரங்களைத் தயாரிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் அழுத்தத்தை விட, செலுத்தப்பட்ட அழுத்தம் மிகவும் குறைவாக இருந்தது குறிப்பிடத்தக்கது. செயலாக்கத்தின் போது, ​​கோளங்கள் இடிந்து விழுகின்றன. மேலும் அவை அறை வெப்பநிலையில் பிரித்தெடுக்கக்கூடிய வெளிப்படையான பாராகிரிஸ்டலின் வைரங்களாக உருவாகின்றன.

அவற்றின் குறைவான வரிசைப்படுத்தப்பட்ட வைரங்களை உருவாக்கிய பிறகு, ஆராய்ச்சியாளர்கள் அவற்றின் கட்டமைப்பைப் பற்றி மேலும் அறிய எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கியின் கீழ் அவற்றைப் பார்த்தனர். அவர்கள் மாதிரிகளை எக்ஸ்ரே டிஃப்ராஃப்ரக்ஷன் மற்றும் அணு மாடலிங்கிற்கும் உட்படுத்தினர். அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், அவர்கள் எதிர்பார்த்தது போலவே, அவர்களின் வைரங்கள் ஒழுங்கற்ற sp³ கலப்பின கார்பனால் செய்யப்பட்டதைக் கண்டறிந்தனர். குறைவான உடையக்கூடிய வைரத்தை உருவாக்கும் இலக்கு அடையப்பட்டது. குறைவான உடையக்கூடிய வைரத்தை ஒருங்கிணைக்கும் மற்றொரு சமீபத்திய முயற்சியின் முடிவுகளைப் போலல்லாமல், அதன் விளைவாக வரும் வைரமானது முற்றிலும் உருவமற்றதாக இல்லை (இது ஒரு வகை கண்ணாடியாக மாறும்), அவர்களுடையது ஒரு வகை உருவமற்ற வைர பாராகிரிஸ்டல் ஆகும். இதன் பொருள் இது நடுத்தர அளவிலான வரிசையைக் கொண்டுள்ளது. அதன் அணுக்கள் குறுகிய தூரத்தில் வரிசைப்படுத்தப்படுகின்றன, ஆனால் நீண்டவை அல்ல. அணுக்களின் தளத்தில் இல்லை, அதாவது வைரங்களை இயற்கை வைரங்களைப் போல வெட்ட முடியாது.

References:

• Baimova, J. A., Galiakhmetova, L. K., & Mulyukov, R. R. (2021). Diamond-like structures under hydrostatic loading: Atomistic simulation. Computational Materials Science, 192, 110301.
• Sundqvist, B. (2021). Carbon under pressure. Physics Reports.
• Yakobson, B. I., & Smalley, R. E. (1997). Fullerene nanotubes: C 1,000,000 and beyond: Some unusual new molecules—long, hollow fibers with tantalizing electronic and mechanical properties—have joined diamonds and graphite in the carbon family. American Scientist, 85(4), 324-337.
• Dresselhaus, M. S., Dresselhaus, G., & Eklund, P. C. (1996). Science of fullerenes and carbon nanotubes: their properties and applications. Elsevier.
• Pierson, H. O. (2012). Handbook of carbon, graphite, diamonds and fullerenes: processing, properties and applications. William Andrew.