צורה חדשה של פחמן הדומה ליהלום

 

צורה חדשה של פחמן הדומה ליהלום

מאת דר. משה נחמני

מדענים גילו עתה צורה חדשה של פחמן, המסוגלת לעמוד בפני רמות לחץ קיצוניות שנודעו עד כה רק עבור יהלום

פחמן הינו היסוד הרביעי בתפוצתו ביקום וצורותיו מגוונות ושונות, לרבות יהלום, גרפיט וגרפן. מדענים גילו עתה צורה חדשה של פחמן, המסוגלת לעמוד בפני רמות לחץ קיצוניות שנודעו עד כה רק עבור יהלום. תגלית פורצת דרך זו פורסמה בכתב העת המדעי Physical Review Letters.

 
צוות המחקר מאוניברסיטת סטנפורד, שבראשו עמדה החוקרת Wendy L. Mao, החל את ניסוייו עם צורה של פחמן המכונה פחמן זכוכיתי (glassy carbon), שסונתזה לראשונה בשנות החמישים ונמצאה כמשלבת תכונות רצויות של זכוכיות ושל קרמיקה יחד עם אלו של גרפיט. החוקרים יצרו את צורת הפחמן החדשנית באמצעות דחיסת פחמן זכוכיתי בלחץ שהוא פי 400 אלף פעמים גבוה יותר מהלחץ האטמוספירי.
 
צורה חדשה זו של פחמן הצליחה לעמוד בפני לחץ הגבוה פי 1.3 מיליון פעמים מהלחץ האטמוספירי בכיוון מסוים אחד, תוך שהיא מוגבלת ללחץ של פי 600 אלף מהלחץ האטמוספירי הרגיל בכיוונים האחרים. אף חומר, למעט יהלום, לא הצליח לעמוד ברמות כאלו של לחצים, עובדה המצביעה על כך כי הצורה החדשה של הפחמן אכן חייבת להיות נוקשה במיוחד.
 
אולם, שלא כמו יהלום וצורות גבישיות אחרות של פחמן, המבנה של חומר חדיש זה אינו מאורגן בצורת יחידות אטומיות החוזרות על עצמן. זהו חומר אמורפי, כלומר – המבנה שלו חסר את הסדר ארוך-הטווח של גבישים. לצורת פחמן אמורפית וקשה במיוחד זו ייתכן יתרון אפשרי חשוב בהשוואה ליהלום אם יתברר כי הקשיות שלו שווה בעוצמתה בכל הכיוונים (כלומר – חומר איזוטרופי). בניגוד לכך, הקשיות של היהלום תלויה באופן הדוק בכיווניות היווצרותו של הגביש.
 
"ממצאים אלו פותחים צוהר ליישומים אפשריים, לרבות סדנים חזקים במיוחד עבור מחקר בסביבות של לחץ גבוה ויוכלו להוביל לפיתוחן של משפחות חדשות של חומרים דחוסים במיוחד וחזקים," מסביר אחד מהחוקרים.