ساخت نوعی آلومینیوم کریستالیِ فوق‌العاده سبک
مجله علمی ایلیاد - آلومینیوم در حال حاضر بسیار با ارزش است. این فلز رسانا است، نقطه‌ی ذوب پایینی دارد، آلیاژ آن بسیار محکم، در مقابل زنگ‌زدگی مقاوم است و بالاتر از همه بسیار سبک است. اما اگر می‌توانستیم آن را سبک‌تر نیز بسازیم چه؟ در حدی سبک که بدون آن‌که به شکل قایق ساخته شده باشد، بر روی آب شناور بماند.
بر اساس مدلی که دانشمندان دانشگاه ایالتی یوتا و دانشگاه فدرال جنوبی روسیه ساخته‌اند، چنین چیزی در واقع امکان‌پذیر است. این گروه با استفاده از طراحی محاسباتی، نوعی از آلومینیوم کریستالی با چگالی بسیار پایین ساخته‌اند.
«الکساندر بولدیرو» شیمیدان و محقق دانشگاه یوتا می‌گوید: «رهیافت همکاران من به این مساله بسیار نوآورانه بود. در این مورد آن‌ها با الماس که شبکه‌ای کریستالی است شروع کردند و هر اتم کربن را با یک چهارضلعی آلومینیوم جایگزین کردند.» آلومینیوم کریستالی به‌دست آمده که «آلومینیوم سوپرتتراهدرال» نام‌گذاری شده است چگالی باور نکردنی و به میزان ۰.۶۱ گرم در هر سانتی‌متر مربع دارد. چگالی آلومینیوم معمولی ۲.۷ گرم در سانتی‌متر مربع است. استیل نیز چگالی ۷.۷ گرم در سانتی‌متر مکعب دارد.
این بدان معنا است که تکه‌ای از این شبه‌فلز بر روی آب که چگالی ۱ گرم در سانتی‌متر مکعب دارد شناور خواهد شد، در حالی که تکه‌ی آلومینیوم معمولی به ته آب فرو خواهد رفت. بولدیرو می‌گوید: «سفینه‌های فضایی، پزشکی، سیم‌کشی و وسایل نقلیه‌ی سبک‌تر و کم‌مصرف‌تر ممکن است برخی از کاربردهای این شبه‌فلز باشند.»
کاربرد آن در سفینه‌های فضایی بسیار مهم است، چرا که هر کیلوگرم که به وزن موشک فضایی افزوده شود، هزینه و دشواری ارسال آن افزایش می‌یابد. او همچنین می‌گوید از آن‌جایی که تولید این ماده هزینه‌بردار است و انعطاف بالایی دارد، هنوز به مرحله‌ی تولید نرسیده است و تا زمانی که به این مرحله نرسیم هنوز چیزهای زیادی برای یاد گرفتن در مورد آن وجود دارد.
وی ادامه داد: «برای نظر دادن در مورد نحوه‌ی استفاده از این ماده زود است؛ چرا که چیزهای بسیاری در مورد آن وجود دارد که نمی‌دانیم. به‌طور مثال چیزی در مورد استحکام آن نمی‌دانیم.» طراحی، اولین قدم در ساخت ماده‌ای جدید است و از تحقیقات پیشین می‌دانیم که مواد سوپرتتراهدرال می‌توانند ترکیب شوند. قدم بعدی تلاش برای تولید آلومینیوم سوپرهدرال است تا از نزدیک آن‌را آزمایش کنیم.
از جالب‌ترین ویژگی‌های این تحقیق این است که از ساختاری شناخته‌شده برای طراحی ماده‌ای جدید استفاده شده است. این رهیافت راه را برای اکتشافات آتی هموار می‌کند. این تحقیق درمجله‌ی Physical Chemistry Cمنتشر شده است.
نوشته: میشل استار
ترجمه: مجله علمی ایلیاد