كشف بحث حديث أجراه علماء صينيون عن إمكانية استخدام الألماس النانوي في تطوير تقنيات إلكترونية وكمومية مبتكرة، مما يفتح أفقًا جديدًا في مجال المواد المتقدمة.

على الرغم من شهرة الألماس كأحد أكثر المواد صلابة واستدامة، إلا أن تصغيره إلى الحجم النانوي يجعله أكثر "ليونة" بشكل غير متوقع، وأظهرت دراسة على أصغر ألماس تم فحصه حتى الآن انخفاضًا ملموسًا في صلابته، إلى جانب تقديم تفسير علمي لهذا التغير المدهش.

أوضح البروفيسور شان تشونشين، الباحث الرئيسي من جامعة تشنغتشو الصينية، أن "الألماس كبير الحجم معروف بصلابته وقوته الفائقة، إلا أن خصائصه الفيزيائية تخضع لتغيرات ملحوظة عند تصغيره إلى النطاق النانوي".

شملت الدراسة تجارب على ألماس نانوي يبلغ قطره 4 نانومترات، وهو أصغر بمئات المرات من حجم بعض الفيروسات. 

تضمنت التجارب ضغط العينات بين سندانات ماسية مُجهزة بأدوات قياس دقيقة للقوة، مع متابعة التحولات في البنية البلورية بواسطة تقنيات مجهرية متقدمة.

وأفاد شان أن القياسات على المستوى النانوي تُعتبر غاية في الصعوبة بسبب ضَعف الإشارات المقاسة وتأثير العوامل الخارجية مثل الضوضاء.

 لتجاوز هذه التحديات، أُجريت الاختبارات على أكثر من مئة عينة في بيئة محكمة ذات فراغ عالي للتقليل من تأثير جزيئات الهواء. النتائج كشفت أنه عند تقليل حجم الألماس من 12 إلى 4 نانومترات، تقل صلابته بنسبة تصل إلى 30%، مما يمنحه خصائص مرونة غير مسبوقة.

تم تفسير هذه الظاهرة باستخدام نماذج محاكاة حاسوبية تفصيلية تعتمد على البيانات المُجمعة من التجارب، ووفقًا للبروفيسور شان، فإن السبب وراء هذا التغير يعود إلى ارتفاع نسبة الذرات السطحية بالنسبة للذرات الداخلية في الحجم النانوي، بالإضافة إلى ضعف الروابط بين الطبقات الذرية السطحية والداخلية، وهو ما يقلل الصلابة مقارنة بالألماس بحجمه الطبيعي.

وفي تعليق آخر، أشار البروفيسور لو يانغ من جامعة مدينة هونغ كونغ، والذي كان من أول من أثبت هشاشة الألماس النانوي في دراسات سابقة، إلى أن البحث الحالي يكشف عن خصائص غير متوقعة للألماس على هذا النطاق الصغير. ولفت أيضًا إلى أن العينات المستخدمة في الدراسة كانت أصغر بمقدار عشرة أضعاف مقارنة بالدراسات السابقة، مما جعل النتائج أكثر إثارة للاهتمام.

وخلص لو يانغ إلى أن هذه النتائج تحمل أهمية كبيرة، خاصة وأن الألماس النانوي يُعتبر الآن مادة واعدة في تصميم أجهزة إلكترونية وتقنيات كمومية متقدمة، بالإضافة إلى ذلك فإن انخفاض تكلفة إنتاج الألماس الصناعي يتيح توسيع استخداماته في تطبيقات علمية وصناعية متعددة.