دانشمندان برای نخستین‌بار موفق شده‌اند که در آزمایشگاه کربن مایع تولید کنند.
به گزارش تکناک، مطالعه روی این ماده در شرایط آزمایشگاهی تا پیش از این غیرممکن به نظر می‌رسید. این پیشرفت می‌تواند مسیر تازه‌ای برای توسعه راکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای هموار کند.
این گروه از دانشمندان به رهبری محققان دانشگاه روستوک و مرکز Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) به این موفقیت دست یافتند.
پروفسور دومینیک کراوس، سرپرست گروه تحقیقات درباره این موفقیت گفت: «این نخستین باری است که ساختار کربن مایع به صورت تجربی مشاهده شده است. این ماده، یک مایع پیچیده با ساختاری منحصربه‌فرد و قابل‌مقایسه با آب است.»
فهرست مطالب
پیامدهای بزرگ برای آینده هم‌جوشی هسته‌ای
این کشف با استفاده از لیزر پیشرفته DiPOLE 100-X صورت گرفته، که توسط مرکز لیزر STFC بریتانیا توسعه یافته است و می‌تواند انقلابی در ساخت راکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای ایجاد کند.
کربن مایع به دلیل نقطه ذوب فوق‌العاده بالا (حدود ۴۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) و ویژگی‌های ساختاری منحصربه‌فرد، یکی از گزینه‌های کلیدی برای استفاده در راکتورهای آینده محسوب می‌شود. این ماده می‌تواند به عنوان عامل خنک‌کننده و کاهنده سرعت نوترون‌ها نقش‌آفرینی کند؛ عملکردی که برای پایداری واکنش‌های هم‌جوشی بسیار حیاتی است.
کربن مایع چگونه تولید می‌شود؟
فرایند تولید پیچیده و دقیق است. دانشمندان با استفاده از لیزر DiPOLE 100-X، محیطی با فشار و دمای فوق‌العاده بالا ایجاد کردند، که باعث ذوب لحظه‌ای کربن جامد در مدت‌زمانی بسیار کوتاه (میلیاردم ثانیه) شد. هم‌زمان، پرتوی ایکس، الگوهای بازآرایی اتمی را ثبت کرد و ساختار درونی این ماده را آشکار ساخت.
هر آزمایش تنها کسری از ثانیه طول می‌کشید، اما چندین بار با تغییرات جزئی تکرار شد. این داده‌ها مانند عکس‌های لحظه‌ای کنار هم قرار گرفتند تا تصویری کامل از گذار کربن از حالت جامد به مایع به دست آید.
چرا تولید کربن مایع پیش از این ممکن نبود؟
کربن تحت فشار و دمای معمولی، به صورت مستقیم به حالت گاز تبدیل می‌شود و به مایع نمی‌رسد؛ بنابراین مطالعه آن بسیار دشوار بود.
کربن تنها در شرایط فشار بسیار بالا و دمای حدود ۴۵۰۰ درجه سانتی‌گراد به حالت مایع درمی‌آید، که تا کنون تولید و ثبت آن در آزمایشگاه ممکن نبود.
این مشکل اکنون در مرکز XFEL اروپا با استفاده از سیستم D100-X برطرف شده است. این سیستم برای مطالعه حالات ماده در شرایط بسیار خاص طراحی شده است.
اندازه‌گیری‌ها نشان داد که کربن در حالت مایع، ساختاری مشابه الماس جامد دارد. همچنین دانشمندان در این پژوهش توانستند با دقت بالا، نقطه ذوب دقیق کربن را مشخص کنند؛ مسئله‌ای که پیش‌تر محل بحث میان کارشناسان بود.
آینده‌ای روشن برای تحقیقات و کاربردها
این کشف می‌تواند به پیشرفت راکتورهای هم‌جوشی هسته‌ای و طراحی مواد جدید کمک شایانی کند. همچنین پیش‌بینی می‌شود با توسعه سامانه‌های کنترل خودکار و پردازش سریع داده‌ها، زمان آزمایش‌ها از چند ساعت به چند ثانیه کاهش یابد.
