أخبار
علماء يكتشفون مادة غريبة تخالف قوانين الفيزياء المعروفة
اكتشف فريق بقيادة معهد بريتزكر للهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو مواد تخالف القواعد التقليدية للفيزياء الحرارية والميكانيكية، إذ تتقلص عند تسخينها وتتمدد تحت الضغط، في ما يشير إلى بنية داخلية غير تقليدية، الأمر الذي يمثل تقدمًا كبيرًا في العلوم الأساسية.
وبحسب الدراسة المنشورة في دورية نيتشر، فقد استخدم الباحثون أجهزة تحكم دقيقة في درجات الحرارة والضغط مثل "الخلايا الماسية"، مع تقنيات تصوير دقيقة لملاحظة التغيرات الطورية والحرارية معًا لهذه المادة.
وقد وجد الفريق أن الأنوية البلورية الداخلية تتفاعل بطريقة تجعل الذرات تتحرك وتعيد ترتيبها عند التغير في درجة الحرارة أو الضغط، مؤدية إلى هذا السلوك غير المتوقع.
وتنضم هذه المادة المكتشفة حديثا إلى فئة المواد شبه المستقرة، وهي مواد توجد في حالة مؤقتة من التوازن، أي إنها ليست في أقل حالة طاقة ممكنة (الحالة المستقرة)، لكنها تبقى في هذه الحالة مدة طويلة من دون أن تتغير من تلقاء نفسها، ويمكن أن تعود إلى حالتها المستقرة فقط إذا تم تحفيزها بعامل خارجي (مثل الحرارة أو الضغط أو الإشعاع).
ويعد الألماس مثالا على هذه المواد، فهو شكل من الكربون غير مستقر، بينما الشكل المستقر للكربون هو الغرافيت، ولكن الألماس قد يبقى آلاف السنين من دون أن يتحول تلقائيا إلى شكله المستقر، ويحتاج إلى درجات حرارة وضغوط عالية ليتحول.
ولفهم حالة عدم الاستقرار، تخيّل كرة على تل منحدر، الكرة غير مستقرة في أعلى التل ومتأهبة للسقوط فورا، وما إن تتركها بيديك حتى تتدحرج إلى أسفل كي تستقر وتقف.
حالة "شبه الاستقرار" تقع بين الحالتين (أعلى التل وأسفل التل)، فهي في هذه الحالة تمثل كرة قرب قمة التل، لكنها مختبئة في تجويف.
أما المادة الجديدة، فإنها تمتلك سمة خاصة جدا من هذه المواد وهي التمدد الحراري السلبي.
التمدد الحراري هو ظاهرة معروفة، فعند تسخين المواد تتمدد ويكبر حجمها لأن الجزيئات تتحرك بسرعة وتبتعد عن بعضها، لكن في التمدد الحراري السلبي يحدث العكس إذ تنكمش المادة عند التسخين!
هذا يبدو غير بديهي لكنه حقيقي، وله أسباب عديدة منها الحركة غير التقليدية للذرات، ففي بعض المواد لا تتحرك الذرات للأمام والخلف فقط، بل تتحرك بزاوية، أو بشكل شبكي يضغط على التركيب بدل أن يوسعه.
ويمكن أن تهتز الذرات بشكل يجعلها "تسحب" الجيران نحو الداخل عند التسخين، إلى جانب ذلك تمتلك تلك المواد تركيبا بلوريا مفتوحا ومرنا (مثل الأقفاص)، بحيث يُمكن أن تُطوى أو تُقفل عند تسخينها.
تابعوا آخر الأخبار من icon news على WhatsApp
تابعوا آخر الأخبار من icon news على Telegram
نسخ الرابط :
آخر الاخبار
مقالات أخرى من تصنيف : علوم وتكنولوجيا
