ΝΕΑ

Τα ευρήματα μιας νέας ανακάλυψης δημιουργούν πολλές και αρκετά ενδιαφέρουσες εφαρμογές από τα ηλεκτρονικά και τους αισθητήρες μέχρι το ανθρώπινο σώμα και το διάστημα.

Οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα είδος «κατεψυγμένου καπνού» από διαμάντια, ο καπνός αυτός είναι η πιο ελαφριά μορφή διαμαντιών και πήρε πολύ εύλογα την ονομασία «αερογέλη», εφόσον αποτελείται κατά το 99,8% από αέρα. Μάλιστα, αυτού του είδους οι καπνοί εμφανίζουν εκπληκτική αντοχή εφόσον μπορούν να αντέξουν σε δυνάμεις με ισχύ χιλιάδες φορές το βάρος τους.

Η αερογέλη είναι παράγωγο της γέλης (του γνωστού μας ζελέ) όπου το υγρό στοιχείο έχει αντικατασταθεί με αέριο, ενώ το στερεό στοιχείο αναγκάζεται να σχηματίσει μικροσκοπικές μακρόστενες συστάδες. Συνεπώς, έχουμε ένα σπογγώδες υλικό με θαυμάσιες θερμικές, ακουστικές και μονωτικές ιδιότητες. Παράλληλα, τα υλικά αυτά διαθέτουν μεγάλη επιφάνεια με αποτέλεσμα να θεωρούνται ιδανικά ως αισθητήρες γιατί η ανιχνευτική τους δυνατότητα είναι άμεσα συνδεδεμένη με την επιφάνεια που διαθέτουν.

Οι επιστήμονες των εργαστηρίων δύο πανεπιστημίων, του Lawrence Livermore και του Lawrence Berkeley, ξεκίνησαν να πειραματίζονται με μια πρωτόλεια μορφή αερογέλης που προήλθε από άνθρακα οι πόροι του οποίου είχαν γεμίσει με νέον ώστε να μην καταρρεύσουν τα τοιχώματα τους. Στο επόμενο στάδιο ο άνθρακας τοποθετήθηκε σε δοχείο όπου επικρατούσαν υψηλές συνθήκες πίεσης μαζί με διαμάντια και βομβαρδίστηκε με ακτίνες λέιζερ. Μέσα στο δοχείο δημιουργήθηκαν υπερβολικές θερμοκρασίες και πιέσεις σε σημείο που τροποποιήθηκε ο άνθρακας της αερογέλης σε κρυσταλλικό διαμάντι.

«Καταφέραμε να δημιουργήσουμε, εκ πείρας, διαμάντι με την μικρότερη πυκνότητα», ανέφερε σε συνέντευξη του στην εφημερίδα TechNewsDaily ο ερευνητής Peter Pauzauskie, που σήμερα εργάζεται ως ειδικός υλών στο πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον. Η συγκεκριμένη αερογέλη, σε αντίθεση με τις άλλες μορφές διαμαντιών, μπορεί να «μορφοποιηθεί ακριβώς όπως μορφοποιούνται τα πλαστικά».

Η πυκνότητα του νέου αυτού υλικού φτάνει τα 40 χιλιοστόγραμμα (μιλιγκράμ) ανά κυβικό εκατοστό, δηλαδή, έχει οκτώ φορές μικρότερη πυκνότητα από τον φελλό και 40 φορές μεγαλύτερη πυκνότητα από τον αέρα. Τα μικροσκοπικά διαμάντια που δημιουργούνται έχουν διάμετρο ίση με 2,5 έως 100 νανόμετρα ή δισεκατομμυριοστά του μέτρου. (Η διάμετρος, για λόγους σύγκρισης, του μήκους κύματος της υπεριώδους ακτινοβολίας έχει πλάτος 400 νανόμετρα).

Επιπροσθέτως, τα διαμάντια έχουν την ιδιότητα να εκπέμπουν ηλεκτρόνια με αποτέλεσμα να θεωρούνται ιδανικά για την κατασκευή συσκευών με επίπεδη οθόνη. Επίσης, σε αντίθεση με άλλες αερογέλες που κατασκευάζονται από κοινό άνθρακα ή νανοκυλίνδρους άνθρακα, η αερογέλη από διαμάντια είναι τόσο διαφανής ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως επίστρωση σε παράθυρα.

Μια άλλη χρήση είναι στην κατασκευή κβαντικών υπολογιστών που θα βοηθήσουν στη διερεύνηση των ιδιοτήτων των υλικών σε μοριακό και κάτω επίπεδο ώστε οι υπολογισμοί να γίνονται πολύ πιο γρήγορα από τις ταχύτητες με τις οποίες λειτουργούν οι υπολογιστές σήμερα.

Παράλληλα, η αερογέλη από διαμάντια έχει τελείως διαφορετικές χημικές ιδιότητες από τις υπόλοιπες μορφές αερογέλης, π.χ. από πυρίτιο (δηλαδή, το υλικό από το οποίο κατασκευάζουμε την άμμο και το γυαλί). «Τα διαμάντια», εξηγεί ο Pauzauskie, «έχουν καλύτερη βιοσυμβατικότητα από το γυαλί με αποτέλεσμα να θεωρούνται κατάλληλα για μεταμοσχεύσεις».

Συν τοις άλλοις, το διαμάντι δεν προσβάλλεται από τα οξέα και αντέχει σε μεγαλύτερες θερμοκρασίες από το πυρίτιο. Συνεπώς, σε μορφή αερογέλης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περιβάλλοντα με ακραίες συνθήκες, π.χ. στους κινητήρες αυτοκινήτων ή σε διαστημικές εφαρμογές.

Αυτή τη στιγμή οι επιστήμονες μπορούν να κατασκευάσουν μόνο μικρές ποσότητες αερογέλης από διαμάντια, περίπου 200 μικρών ή δύο φορές το πλάτος μιας τρίχας ανθρώπου. «Μελετάμε την πιθανότητα να εφαρμόσουμε και άλλες μεθόδους», αναφέρει ο Pauzauskie.

Τα ευρήματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στον ιστοχώρο της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών στις 9 Μαΐου.