لقد نجحت جامعة هونغ كونغ في إعداد أشكال فريدة من جزيئات الماس بنجاح

اقترح فريق البروفيسور المشارك تشو تشايكين وفريق البروفيسور لين يوان من جامعة هونغ كونغ تقنية نحت نانو جديدة تستخدم أكسدة الهواء لتحقيق التشكل على نطاق واسع وإعادة تشكيل بنية النانو لجزيئات الماس ، مما يؤدي بنجاح إلى إعداد مختلف أشكال فريدة من الجسيمات الماس. تعزز هذه التقنية بشكل كبير إمكانات تطبيق مواد الماس في مجالات متعددة مثل البصريات والتكنولوجيا الكمومية وتكنولوجيا المعلومات.

 

لا يُعرف الماس على نطاق واسع في صناعة المجوهرات فحسب ، بل يحتوي أيضًا على آفاق واسعة التطبيق في مجالات مختلفة مثل الإلكترونيات والبصريات والديناميكا الحرارية والطبية الحيوية بسبب خصائصها المادية الفريدة ، مثل الصلابة العالية ، والتوصيل الحراري العالي ، وفرقة واسعة ، ودقة عريضة ، التوافق الحيوي. على المقاييس الصغيرة والنانو ، يؤثر الشكل الهندسي وهيكل جزيئات الماس بشكل مباشر على أدائها وفعالية التطبيق. ومع ذلك ، نظرًا للتصلب الكيميائي والصلابة العالية للغاية من الماس ، وكذلك قيود التوليفات الحالية ، والتحضير ، وتكنولوجيات المعالجة ، فإن إعداد الجسيمات النانوية الماسية والجسيمات الدقيقة مع مورفولوجيا دقيقة وبنية واجهت دائمًا العديد من التحديات. لذلك ، أصبحت كيفية التحكم في التشكل والبنية السطحية لجزيئات الماس قضية مهمة تحتاجها علماء المواد بشكل عاجل إلى حلها.

 

لمعالجة هذه القضية ، اقترحت فرق البروفيسور المشارك تشو تشايكين والأستاذ لين يوان من جامعة هونغ كونغ تقنية مبتكرة في أحدث أبحاثهما: "نانوكسور قابلة للبرمجة". بالنظر إلى أن جزيئات الماس لها طائرات بلورية مختلفة وعيوب بلورية داخلية ، وتظهر هذه الهياكل درجات متفاوتة من التفاعل ، فإن الباحثين يعتقدون أن أكسدة الهواء ، كطريقة بسيطة ومباشرة ، يمكن أن تحقق هندسة جسيمات الماس على نطاق واسع عن طريق أكسدة هياكل بلورية محددة بشكل انتقائي . تختار هذه الطريقة بدقة جزيئات الماس الأولية (بما في ذلك البذور والطائرات البلورية والعيوب) ، ويجمع بين محاكاة مونت كارلو للتنبؤ بهياكل محددة ، ومعالجتها في ظل ظروف الأكسدة المناسبة (مثل درجة الحرارة والوقت وتركيز الأكسجين) لتحقيق في النهاية المطلوب إعادة تشكيل جزيئات الماس. قام فريق البحث بنجاح بإعداد العديد من الهياكل المجهرية الفريدة من جزيئات الماس ، بما في ذلك السطح الكروي الملتوي والمخروطية والمخروطية المخروطية والطمر النانوي والمسامي. من خلال التحقق التجريبي الواسع ومحاكاة مونت كارلو ، تم إنشاء مكتبة الشكل لتوجيه تصميم وتصنيع وتطوير التطبيقات العملية لجزيئات الماس.

على عكس طرق المعالجة الفيزيائية أو الكيميائية التقليدية ، تمكن تقنية نحت النانو الباحثين من إعادة تشكيل التشكل بدقة بين الجزيئات الماس ، والبنية الداخلية لجزيئات الماس ، وفتح آفاق عريضة بشكل فعال لمواد الماس في حقول التطبيق الجديدة. على سبيل المثال ، في مجال البصريات ، يمكن استخدام جزيئات الماس المعاد تشكيلها كأجهزة بصرية فعالة ، باستخدام خصائصها البصرية الممتازة لتعزيز أداء الأجهزة البصرية وكفاءتها ؛ في تقنية مكافحة التزوير ، يمكن استخدام جزيئات الماس الفريدة على شكل فريدة من نوعها لتصنيع من الصعب تكرار الملصقات المضادة للتزايد ، وبالتالي تعزيز إمكانات المنتجات الأمنية ومكافحة التزوير. إن آفاق تطبيق هذه الجسيمات الماسية الجديدة تجعل هذه التكنولوجيا ذات أهمية مبتكرة كبيرة في المواد النانوية والتطبيقات الميدانية المتعددة.

 

يعتقد فريق البحث أن نجاح تقنية نحت النانو لا يوفر منظوراً جديداً لتطبيق مواد الماس فحسب ، بل يفتح أيضًا أفكارًا وطرقًا جديدة للتصميم الدقيق وتطبيق مواد النانو الأخرى. في الوقت نفسه ، سيوفر أيضًا مراجع مهمة لتطوير الصناعات ذات الصلة. مع مزيد من التطوير لهذه التكنولوجيا ، من المتوقع أن تلعب دورًا متزايد الأهمية في مجالات التكنولوجيا النانوية ، وتكنولوجيا الكم ، والمواد عالية الأداء.