استعان العلماء بالمحاكاة الحاسوبية لدراسة طور جديد للكربون ( بلورات BC8) يتمتع بقوة تحمّل عالية تفوق الماس حسب التقديرات. وهو أكثر المواد صلابة المعروفة حتى الآن. ومع ذلك، فإن رصد هذا الشكل الواقعي للكربون قد يتطلب رحلة إلى خارج نظامنا الشمسي، وصولًا إلى نواة كوكب خارج المجموعة الشمسية. وهو إنجاز يبدو بعيد المنال في المستقبل القريب، وربما إلى الأبد.
بعد دراسات مستفيضة، توصّل العلماء إلى أن BC8، أقوى أشكال الكربون، وهو عبارة عن بلورة مكونة من ثماني ذرات. ومن المتوقع أن تكون هذه البلورات أكثر مقاومة للضغط بنسبة 30% مقارنة بالماس. لكن على الرغم من محاولات العلماء العديدة لصناعة هذه البلورات في المختبر، إلا أنهم لم ينجحوا في ذلك حتى الآن.
حيث أشارت المحاكاة الجديدة إلى أن إنتاج المادة يتطلب نطاقًا ضيقًا محددًا للضغط ودرجة الحرارة، مما يفتح المجال لإمكانية تصنيعها في المستقبل. كما يسهم هذا البحث أيضًا في الكشف عن المكونات المحتملة لنواة الكواكب الخارجية الغنية بالكربون.
مقال ذو صلة: هل بطاريات الألماس هي الحل؟
الكربون BC8 في الكواكب الخارجية
وفقًا للدكتور Ivan Oleynik، أستاذ الفيزياء بجامعة جنوب فلوريدا، وأحد كبار المعدّين للدراسة، فإن الظروف القاسية السائدة داخل هذه الكواكب الخارجية الغنية بالكربون قد تؤدي إلى ظهور أشكال بنيوية للكربون مثل الألماس و BC8. لذا بناءً على ما سبق، أصبح من المهم فهم خصائص طور الكربون BC8 بشكل معمق. وذلك لتطوير نماذج داخلية دقيقة لهذه الكواكب الخارجية.
في دراستهم الجديدة، استعان أولينيك وزملاؤه بحاسوب فرونتير (Frontier) العملاق، الموجود في منشأة أوك ريدج لقيادة الحوسبة بولاية تينيسي. فيما قاموا بإجراء محاكاة على مليارات من ذرات الكربون تحت ظروف متنوعة من الضغط ودرجة الحرارة. وذلك لفهم كيفية تحول هذه الذرات إلى مادة نادرة لم يتم رصدها من قبل.
مقال ذو صلة: بطاريات الألماس المشع هل هي الحل للنفايات النووية؟
كما أظهرت الدراسة أن بلورات BC8 تتمتع على الأرجح بثبات كبير عند تعرضها لضغوط هائلة تفوق 1250 جيجا باسكال. علما أنّ هذا الضغط أعلى من ضغط غلاف الأرض الجوي بحوالي 12 مليون مرة.
في حين تشير التوقعات النظرية إلى أن هذه البلورات ستحافظ على استقرارها حتى في درجات حرارة الغرفة بمجرد تكوينها. لكن أوضح “Jon Eggert” جون إيغرت، المؤلف المشارك بالدراسة، وهو عالم في مختبر لورنس ليفرمور الوطني (LLNL)، أنه وعلى الرغم من تشابه التركيب الذري بين BC8 والماس، إلا أن BC8 يفتقر إلى مستويات الانشطار الموجودة في الماس. وهي تلك الشقوق التي تجعل الماس عرضة للكسر بسهولة، كما أوضح إيغرت، المعد للدراسة، وهو عالم في مختبر لورنس ليفرمور الوطني (LLNL).
استنادًا إلى معرفتهم الجديدة بطرق تكوّن مادة BC8 واستقرارها، يحاول الباحثون الآن تصنيع المادة في المنشأة الوطنية للإشعال (NIF) التابعة لمختبر لورنس. إحدى الطرق تتمثل في صدم الماس مرتين بسرعة تفوق سرعة الصوت لتصل إلى 45,000 ميل في الساعة (72,000 كيلومتر في الساعة). لبجري بعد ذلك ضغطها تحت قوة ضغط هائلة.
