استعمل العلماء أشعة ليزر فائقة القوة؛ لتحويل قطع رخيصة من البلاستيك إلى ألماسات نانوية صغيرة وأثبتوا بذلك وجود نوع جديد غريب من المياه.
قد تُظهر هذه الاكتشافات وجود أمطار من الألماس على الكواكب الجليدية العملاقة في مجموعتنا الشمسية، وتفسر سبب امتلاك هذه الكواكب حقولًا مغناطيسية غريبة، وقد تقود تقنية الصدم بالليزر إلى المزيد من التطبيقات الواقعية.
يقول الكاتب المشارك للدراسة، عالم الفيزياء في مركز هلمهولتز للبحوث العلمية في دريسدن روسيندورف في ألمانيا لدومينيك كراوس: «يُقاس الألماس النانوي ببضعة نانومترات أو أجزاءً بالمليار من المتر، ولها تطبيقات فعلية وأخرى محتملة عديدة، مثل تحويل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى غازات أخرى وإدخال الأدوية إلى الجسم».
يقول كراوس: «يمكن استعمال الألماس النانوي كمستشعرات كمومية فائقة الصغر وشديدة الدقة للحرارة والحقول المغناطيسية، ما قد ينتج عنه الكثير من التطبيقات».
وفقًا لكراوس، قد تقلل هذه التقنية التلوث البلاستيكي عبر إنشاء حافز مالي لتنقية المحيطات من البلاستيك وتحويله والاستفادة منه.
تجربة ذات تطبيقات رائعة للكواكب الجليدية العملاقة
اشتبه علماء الكواكب لسنوات عديدة في أن الألماس يتشكل في بواطن الكواكب الجليدية العملاقة مثل نبتون وأورانوس، وإن كانت تلك الألماسات تتشكل حقًّا، فستمطر عندها ضمن هذه الكواكب المتجمدة.
ليرى الباحثون إن كانت هذه العملية متاحة، أجروا تجربة على رقاقة من بلاستيك البولي إيثلين تيرفثالات (PET) -الذي يُستخدم في القوارير البلاستيكية- واستخدموا الليزر عالي الطاقة الموجود في جهاز (MEC) من منشأة (LCLS) التابعة لمختبر المُسرّع الوطني (SLAC) لتسخين قطعة البلاستيك إلى نحو 6000 درجة مئوية.
نتج عن ذلك ضغوط أكبر من الضغط الجوي للأرض بملايين المرات لأجزاء المليار من الثانية، إذ صدم هذا الضغط الهائل البلاستيك مسببًا إعادة تشكيل ذرات الكربون فيه إلى بنية متبلورة، مع طفو ذرات الهيدروجين والأكسجين عبر هذه الشبكة.
يقول كراوس: «استطعنا باستعمال ليزر أشعة سينية قوي، النظر إلى داخل العينات وإنشاء تسجيل للتفاعلات الكيميائية الحاصلة هناك، ورأينا تشكلًا فعّالًا للألماس النانوي داخل قطع البلاستيك المضغوطة ضمن الإطار الزمني لتجاربنا».
يُظهر البحث الجديد أن هذا النمط من تشكل الألماس قد يكون أكثر شيوعًا مما ظن الباحثون سابقًا، ما يرفع احتمالات امتلاك الكواكب الجليدية العملاقة طبقات سميكة من الألماس حول نواها الصلبة.
تقترح التجربة أيضًا ظهور حالة غريبة للماء تسمى الماء فائق التأين عند درجات الحرارة والضغوط العالية الموجودة في بواطن هذه الكواكب الجليدية.
يسمح نوع الماء الغريب هذا للبروتونات بالحركة عبر شبكة من ذرات الأكسجين. وإذا وُجد هذا الماء فائق التأين في الكواكب الجليدية العملاقة مثل أورانوس ونبتون، فقد تساعد حركة البروتونات عبر هذا النوع الغريب من المادة على توليد الحقول المغناطيسية الفريدة التي تُلاحَظ على هذه الكواكب.
اقترحت الحسابات السابقة أن ذرات الكربون المحتمل وجودها في بواطن الكواكب ستجعل من أي ماء فائق التأين يتشكل هناك غير مستقر إلى حد بعيد.
لكن، يقول كراوس: «تُظهر تجاربنا الآن أن الماء والكربون يفترقان (الانفصال غير المقصود للمركبات ضمن مزيج) عبر تشكل الألماس، بذلك، قد يوجد الماء المعزول ضمن الكواكب، ما يزيد إمكانية تشكل الماء فائق التأين».
وقد تتمكن مركبة فضائية من زيارة الكواكب الجليدية المجاورة قريبًا لترى إن كان مطر الألماس والماء الغريب موجودين حقًّا هناك.
يقول كراوس: «نأمل أن يُطلق مسبار جديد لناسا إلى أورانوس خلال العقد القادم، الأمر الذي حُدد كأولوية قصوى في المسح العقدي الدوري».
قد يكون للاكتشافات المزيد من التطبيقات التجارية.
يُصنع الألماس النانوي الآن عبر تفجير الكربون أو تفتيت قطع الألماس الكبيرة باستعمال المتفجرات، ما يشكل خليطًا من قطع الألماس مختلفة الحجوم. ويُعد الأسلوب الجديد طريقة أنظف لصنع قطع ألماس بأحجام محددة.
المصدر: لايف ساينس – ترجمة: ibelieveinsci
