புதிய, தீவிர கடினமான பொருட்களை ஒருங்கிணைத்தல்

ரஷ்ய விஞ்ஞானிகள் கார்பன் கொண்ட ஸ்காண்டியம் என்ற ஒரு புதிய அதி-கடினமான பொருளை ஒருங்கிணைத்துள்ளனர். இது ஸ்காண்டியம் மற்றும் கார்பன் அணுக்களுடன் பாலிமரைஸ் செய்யப்பட்ட ஃபுல்லெரீன் மூலக்கூறுகளைக் கொண்டுள்ளது. ஃபுல்லெரீன் அடிப்படையிலான அதி-கடினமான பொருட்களின் எதிர்கால ஆய்வுகளுக்கு இந்தப் பணி வழி வகுத்து, ஒளிமின்னழுத்த மற்றும் ஒளியியல் சாதனங்கள், நானோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் ஒளியியல் எலக்ட்ரானிக்ஸ் கூறுகள் மற்றும் பயோமெடிக்கல் இன்ஜினியரிங் உயர் செயல்திறன் கொண்ட கான்ட்ராஸ்ட் ஏஜெண்டுகளுக்கான சாத்தியமான பொருளாக திகழ்கிறது. இந்த ஆய்வு கார்பன் இதழில் வெளியிடப்பட்டுள்ளது.

கிட்டத்தட்ட நான்கு தசாப்தங்களுக்கு முன்னர் ஃபுல்லெரின்கள் எனப்படும் புதிய கார்பன் மூலக்கூறுகளின் கண்டுபிடிப்பு, ஃபுல்லெரினிக் நானோ தொழில்நுட்பத்திற்கு வழி வகுத்த ஒரு புரட்சிகர திருப்புமுனையாகும். ஃபுல்லெரீன்கள் ஐந்து மற்றும் ஆறு பக்க பலகோணங்களால் ஆன கோள மூலக்கூறுகளாகும், அவை சாக்கர் பந்தை ஒத்திருக்கும், மேலும் அவற்றின் கார்பன் சட்டத்தின் உள்ளே ஒரு குழி வெவ்வேறு அணுக்களை வைத்திருக்கும்.

உலோக அணுக்களை கார்பன் கூண்டுகளில் அறிமுகப்படுத்துவதன் விளைவாக எண்டோஹெட்ரல்ஸ் மெட்டாலோஃபுல்லரீன்கள் (EMFs-Endohedral Metallofullerenes) உருவாகிறது, அவை அவற்றின் தனித்துவமான கட்டமைப்புகள் மற்றும் ஒளியியல் பண்புகள் காரணமாக தொழில்நுட்ப ரீதியாகவும் அறிவியல் ரீதியாகவும் முக்கியமானவை.

NUST MISIS, டெக்னாலஜிகல் இன்ஸ்டிடியூட் ஃபார் சூப்பர்ஹார்ட் மற்றும் நாவல் கார்பன் மெட்டீரியல்ஸ் மற்றும் கிரென்ஸ்கி இன்ஸ்டிடியூட் ஆஃப் பிசிக்ஸ் ஆகியவற்றின் ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, முதன்முறையாக, ஸ்காண்டியம் கொண்ட EMF-களைப் பெற்று, அவற்றின் பாலிமராக்கல் செயல்முறையை ஆய்வு செய்துள்ளது. பாலிமராக்கல் என்பது ஒரு வேதியியல் செயல்முறையாகும், இதன் மூலம் இணைக்கப்படாத பொருட்கள் ஒன்றிணைந்து வேதியியல் ரீதியாக பிணைக்கப்பட்ட பாலிமரை உருவாக்குகின்றன. பெரும்பாலான பாலிமராக்கல் எதிர்வினைகள் அதிக அழுத்தத்தின் கீழ் வேகமாக நிகழ்கின்றன.

உயர் அதிர்வெண் ஆர்க் டிஸ்சார்ஜ் பிளாஸ்மாவைப் பயன்படுத்தி கார்பன் ஒடுக்கத்திலிருந்து ஸ்காண்டியா கொண்ட ஃபுல்லெரீன்கள் பெறப்பட்ட பிறகு, அவை வைர அழுத்த கலத்தில் வைக்கப்பட்டன, இது மிகவும் தீவிர அழுத்தங்களை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பல்துறை சாதனமாகும்.

“அணுக்கள் பாலிமராக்கல் செயல்முறையை எளிதாக்குவதை நாங்கள் கண்டறிந்துள்ளோம். கார்பன் பிணைப்புகளின் துருவமுனைப்பால் ஸ்கேண்டியம் அணுக்கள் ஃபுல்லெரீன் பிணைப்பு செயல்முறையை முழுவதுமாக மாற்றுகின்றன, இது அவற்றின் வேதியியல் செயல்பாட்டில் அதிகரிப்புக்கு வழிவகுக்கிறது. பெறப்பட்ட பொருள் பழமையான பாலிமரைஸ்டு ஃபுல்லெரீன்களை விட குறைவான திடமானதாக இருந்தது. முடிவு எளிதாக இருந்தது,” என்கிறார் பாவெல் சொரோகின், கனிம நானோ பொருட்களின் NUST MISIS ஆய்வகத்தின் மூத்த ஆராய்ச்சியாளர்.

விஞ்ஞானிகளுக்கு ஃபுல்லரைட் எண்டோஹெட்ரல்களை ஒரு மேக்ரோஸ்கோபிக் கட்டமைப்பாகப் புரிந்துகொள்வதற்கும், அவற்றை அடிப்படை ஆர்வமுள்ள நானோ அளவிலான பொருளாக மட்டுமல்லாமல் எதிர்காலத்தில் அறிவியலின் பல்வேறு துறைகளில் பயனுள்ளதாக இருக்கும் ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய பொருளாகவும் கருதுவதற்கு இந்த ஆய்வு உதவும்.

References:

• Neves, W. Q., Ferreira, R. S., Kim, Y. A., Endo, M., Choi, G. B., Muramatsu, H., & Souza Filho, A. G. (2022). Pressure-induced structural transformations on linear carbon chains encapsulated in carbon nanotubes: A potential route for obtaining longer chains and ultra-hard composites. Carbon.
• Richter, H., Petzold, M., Zahn, G., & Grau, P. (2022). Indentation hardness testing of ultra hard materials. In High Pressure Geosciences and Material Synthesis(pp. 263-266). De Gruyter.
• Yang, J., Sun, H., & Chen, C. (2008). Is osmium diboride an ultra-hard material?. Journal of the American Chemical Society, 130(23), 7200-7201.
• Cook, B. A., Harringa, J. L., Lewis, T. L., & Russell, A. M. (2000). A new class of ultra-hard materials based on AlMgB14. Scripta materialia, 42(6), 597-602.
• Solozhenko, V. L., & Le Godec, Y. (2019). A hunt for ultrahard materials. Journal of Applied Physics, 126(23), 230401.