ADVERTISEMENT
2 /3 FREE ARTICLES LEFT THIS MONTH Remaining
Chemistry matters. Join us to get the news you need.

If you have an ACS member number, please enter it here so we can link this account to your membership. (optional)

ACS values your privacy. By submitting your information, you are gaining access to C&EN and subscribing to our weekly newsletter. We use the information you provide to make your reading experience better, and we will never sell your data to third party members.

ENJOY UNLIMITED ACCES TO C&EN

Inorganic Chemistry

زجاج ضد الكسر

رقائق زجاج الألومينا تنثني و تتمدد دون التهشّم

by Prachi Patel Special to C&EN
November 18, 2019 | APPEARED IN VOLUME 97, ISSUE 45

 

09745-scicon60-plasma-ar.jpg
تسليط ليزر عالي الطاقة على بلورات الألومينا يحول المادة إلى بلازما بنفسجية تبرد بسرعة على سطح ركيزة متحولةً إلى مادة زجاجية غير بلورية.

يمكنك الوصول إلى جميع محتوياتنا باللغة العربية هنا.

اكتشف الباحثون أن زجاج الألومينا (أكسيد الألمنيوم) يمكن ثنيه و مطّه دون أن ينكسر (Science 2019, DOI: 10.1126/science.aav1254)

تقول إريكا فرانكبيرغ عالمة المواد في معهد إيطاليا للنكتولوجيا بأن هذا الزجاج يملك صفات معدنية. و هذا يغير نظرتنا كلياً تجاه المواد الزجاجية، ففي حين أن العينات التي صنعها الباحثون هي مجهرية إلا أنه إذا أمكن تصنيعها بمقياس كبير فإنه من الممكن الحصول على رقاقات زجاجية لا تتأثر بالصدمات كالمعادن وبالتالي شاشات أجهزة خليوية لا تتكسر.

يصنع معظم الزجاج من السيليكا )أوكسيد السليسيوم( و هو مادة صلبة لا بلورية أي أن الذرات مرتبةٌ عشوائياً. زجاج السيليكا قوي و لكنّه أيضاً هش. تقول فرانكبيرغ أن هذا بسبب الفراغات الصغيرة بين الذرات في بنية الزجاج. حيث تمنع هذه العيوب البنيوية الذرات من الحركة عندما تصطدم المادة بشيء ما. و بما أن الذرات لا تستطيع تفريغ الطاقة من خلال تحطيم و تركيب روابط جديدة مع الذرات المجاورة فيؤدي ذلك إلى تكسّر الزجاج.

أشارت دراسات سابقة إلى وجود نوع زجاج مصنوع من الألومينا و الذي من الممكن أن يكون أكثر لدونة. قامت فرانكبيرغ بالتعاون مع لوسيل جولي بوتوز من جامعة بيون و مجموعة من الزملاء الباحثين بالتعاون على إجراء بحث موسّع للتحقق من هذه النظرية فقاموا بتصنيع رقاقات ألومينا بسماكة 60 نانو متر و عرض 2 مايكرو متر باستخدام تقنية الترسيب بالليزر.

تبين بالتجربة أن هذه الرقاقات تستطيع الاستطالة بمقدار 8% و الانضغاط حتى نصف طولها الأصلي و الذي قد يبدو مقداراً ضئيلاً كما تقول فرانكبيرغ إلا أن الزجاج السيليكا العادي عديم الليونة. و الفرق بين المادتين يكمن في البنية الذرية، فباستخدام المجهر الالكتروني النافذ و المحاكاة بالكمبيوتر أظهر الباحثون أن زجاج الألومينا يمتلك بنية ذرية منتظمة خالية من العيوب الذرية و بالتالي تقول فرانكبيرغ أن هذا يمكّن الذرات من الحركة بسهولة أكثر و تبديل أماكنها و هو أمر أساسي في خاصية اللدونة البلاستيكية.

إنّ ترجمة هذه الدراسة إلى شاشات ضد الكسر قد يكون أمراً بعيد المنال و ذلك لأن صناعة ألواح كبيرة من زجاج الألومينا ليس سهلاً لأن الألومينا على عكس السيليكا لا يريد أن يكون زجاجاً كما تقول فرانكبيرغ. سيتطلب الأمر تطوراً صناعياً و استحداث تقنيات جديدة لصناعة رقاقات كبيرة و ثخينة لإظهار ليونة الرقاقات النانوية على المدى الواسع. لكن و على الرغم من ذلك يرى أنطونيو فاتشيتي الكيميائي في جامعة نورث ويسترن أن هذا البحث يعطي دليلاً واضحاً للكيميائين عن كيفية صناعة مواد زجاجية أفضل.

إنتاج رقاقات كبيرة المساحة من زجاج الألومينا خالي العلام قد يرفع من نوعية الأجهزة الالكترونية. و إذا كان هذا الاكتشاف قابلاً للتطبيق على أنواع أخرى من الزجاج فمن الممكن العثور على تطبيقات جديدة كلياً كما يقول هوسونو عالم المواد في معهد طوكيو للتكنولوجيا مشيراً إلى أنصاف النواقل غير المُبلوَرة كالأنديوم و الغاليوم و أكسيد الزنك (تستخدم في الترانزستورات الرقاقية في شاشات الـ LCD و شاشات التلفاز المصنعة من المواد العضوية المشعة للضوء) و يظن أن هذا الاكتشاف يتضمن إمكانيات خفية للمواد غير البللورية.

هذه المقالة تأتيكم بالتعاون بين C&EN , الفرع الأردني الدولي للعلوم الكيميائية من الجمعية الكيميائية الامريكية و منشورات الجمعية الكيميائية الامريكية. القصة الاصلية (باللغة الإنجليزية) يمكن ايجادها هنا.

Translated by: Obadah Albahra, PhD, biochemistry researcher

Proofread by: Wesam AbuSaif

Advertisement
X

Article:

This article has been sent to the following recipient:

Leave A Comment

*Required to comment