قام العلماء بتفجير البلاستيك بأشعة الليزر وحوله إلى ماس صغير ونوع جديد من الماء
باستخدام أشعة الليزر فائقة القوة ، قام العلماء بتفجير البلاستيك الرخيص وتحويله إلى “ماسات نانوية” صغيرة – وبذلك أكدوا وجود نوع جديد غريب من المياه. .
يمكن أن تكشف النتائج على الأرجح عن وجود أمطار الماس على عمالقة الجليد في منطقتنا النظام الشمسي وشرح لماذا تمتلك هذه العوالم المتجمدة مجالات مغناطيسية غريبة. يمكن أن تؤدي تقنية نسف الليزر أيضًا إلى المزيد من التطبيقات الأرضية.
الماسات النانوية الماس التي تقيس بضعة نانومترات فقط ، أو أجزاء من المليار من المتر. قال المؤلف المشارك في الدراسة دومينيك كراوس ، الفيزيائي في Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf في ألمانيا ، لـ Live Science ، إن لديهم تطبيقات حالية ومحتملة ، مثل تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى غازات أخرى وإيصال الأدوية إلى الجسم.
“يمكن أيضًا استخدام الماسات النانوية كمستشعرات كمية فائقة الصغر ودقيقة جدًا لـ درجة الحرارة والمجالات المغناطيسية التي قد تؤدي إلى عدد كبير من التطبيقات “.
وقال إن هذه التقنية يمكن أن تقلل أيضًا من التلوث البلاستيكي من خلال خلق حافز مالي لإزالة البلاستيك وتحويله من المحيط.
تجربة ذات تأثيرات رائعة على الكواكب الجليدية العملاقة
لسنوات عديدة ، اشتبه علماء الكواكب في أن الماس يتشكل داخل الأجزاء الداخلية المتجمدة لعمالقة الجليد مثل نبتون و أورانوس.
إذا تشكلت هذه الماسات ، فسوف “تمطر” من خلال الأجزاء الداخلية لهذه العوالم المجمدة.
لمعرفة ما إذا كانت هذه العملية مجدية ، أخذ الباحثون ورقة من بلاستيك البولي إيثيلين تيريفثاليت (PET) – النوع الموجود في الزجاجات البلاستيكية – واستخدموا ليزرًا ضوئيًا عالي الطاقة موجودًا في أداة Matter in Extreme Conditions في SLAC National Accelerator Laboratory’s مصدر ضوء Linac Coherent لتسخين البلاستيك إلى حوالي 10000 درجة فهرنهايت (6000 درجة مئوية).
هذا خلق ضغوطًا أكبر بملايين المرات من تلك الموجودة في الغلاف الجوي للأرض لمجرد أجزاء من المليار من الثانية. صدم ضغط تكسير العظام البلاستيك ، مما تسبب في إعادة تشكيل ذرات الكربون في البلاستيك إلى هيكل بلوري ، مع انجراف الهيدروجين والأكسجين عبر هذه الشبكة.
“باستخدام ملف الأشعة السينية قال كراوس: بالليزر ، يمكننا أن ننظر داخل العينة ونصنع أفلامًا للتفاعلات الكيميائية التي تحدث هناك. “لقد رأينا تشكيلًا فعالًا للغاية من الألماس النانوي داخل البلاستيك المضغوط خلال النطاق الزمني لتجاربنا – فقط بضع نانو ثانية.”
يُظهر البحث الجديد أن هذا النوع من تشكيل الماس قد يكون أكثر شيوعًا مما كان يعتقد العلماء سابقًا ، مما يزيد من احتمالية أن عمالقة الجليد قد تحتوي على طبقات سميكة من الماس حول قلبهم الصلب.
تشير التجربة أيضًا بقوة إلى أنه في درجات الحرارة المرتفعة والضغوط الموجودة في المناطق الداخلية لمثل هذه العوالم الجليدية ، هناك حالة غريبة من الماء تسمى الجليد المائي الفائق التأين، يظهر.
يسمح هذا الشكل الغريب من الماء للبروتونات بالتحرك عبر شبكة من الأكسجين ذرات. قال كراوس إنه في حالة وجود مثل هذه المياه الفائقة الأيونية على عمالقة الجليد مثل أورانوس ونبتون ، فإن حركة البروتونات عبر هذا النوع الغريب من المادة قد تساعد في توليد المجالات المغناطيسية الغريبة التي لوحظت على تلك الكواكب.
اقترحت الحسابات السابقة أن كربون من المحتمل أن تكون الذرات الموجودة في الأجزاء الداخلية للكواكب من شأنها أن تجعل أي ماء فائق الأيونات يتكون هناك غير مستقر للغاية.
لكن “تجاربنا تظهر الآن أن الكربون والماء آخذان في التلاشي [the unintended separation of the substances in a mixture] قال كراوس عن طريق تكوين الألماس ، وبالتالي ، يمكن أن تتواجد المياه المعزولة داخل الكواكب ، مما يزيد من احتمالية تكوين الماء الفائق الأيونية.
وقد يكون من الممكن قريبًا لمركبة فضائية أن تزور جيراننا الجليديين لمعرفة ما إذا كانت الأمطار الماسية والمياه الغريبة موجودة بالفعل هناك.
وقال كراوس: “نأمل في غضون العقد المقبل ، أن يتم إطلاق مسبار فضائي جديد تابع لوكالة ناسا إلى أورانوس ، كما تم تحديده للتو على أنه الأولوية القصوى في المسح العقدي”.
يمكن أن تحتوي النتائج أيضًا على المزيد من التطبيقات التجارية. في الوقت الحالي ، يصنع الناس الألماس النانوي عن طريق تفجير الكربون أو تفجير الماس الأكبر حجمًا إلى قطع صغيرة بالمتفجرات ، مما يخلق خليطًا من الماس بأحجام مختلفة. قال كراوس إن الطريقة الجديدة ستكون طريقة أنظف لصنع الماس بأحجام معينة.
تم نشر بحث الفريق في 2 سبتمبر في المجلةتقدم العلم. (يفتح في علامة تبويب جديدة)
نُشر في الأصل على Live Science.
