ساختاری از کربن که نخستین بار ۳۵ سال پیش پیشنهاد شده بود، سرانجام در قالب لایه‌ای نازک و در محل تماس دو مایع شکل گرفته است. پژوهشگران دانشگاه گوتنبرگ (University of Gothenburg) برای نخستین بار موفق به تولید دایاموندین (Diamondiyne) شده‌اند؛ دستاوردی که با استفاده از تجهیزات نسبتاً ارزان به دست آمده و یک ساختار سه‌بعدی جدید را به شکل‌های شناخته‌شده کربن اضافه می‌کند.
دایاموندین یکی از آلوتروپ‌های کربن (Carbon Allotrope) است؛ یعنی شکلی از این عنصر که تفاوت آن با سایر شکل‌ها به نحوه آرایش اتم‌هایش مربوط می‌شود. الماس و گرافیت نمونه‌های شناخته‌شده‌ای از آلوتروپ‌های کربن هستند. برای ساخت دایاموندین، پژوهشگران اتم‌های کربن را از طریق پیوندهای سه‌گانه به یکدیگر متصل کردند. این ماده به شکل شبکه‌ای بلوری از چهاروجهی‌ها متبلور می‌شود؛ ساختارهایی که چهار وجه مثلثی دارند و از طریق رأس‌های خود در هر سه بُعد به یکدیگر متصل می‌شوند.
کارل بورشسون (Karl Börjesson)، استاد شیمی فیزیک دانشگاه گوتنبرگ و سرپرست این گروه پژوهشی، توضیح می‌دهد:
این ساختار میان چهاروجهی‌ها فضاهای خالی ایجاد می‌کند. بنابراین، می‌توان این آلوتروپ کربن را با الماسی متخلخل مقایسه کرد. بااین‌حال، برخلاف الماس، برای ایجاد پیوند میان اتم‌های کربن در دایاموندین به فشار بالا نیازی نیست.
تأیید ساختار بلوری در بخش‌های بسیار کوچک
پژوهشگران دانشگاه استکهلم (Stockholm University) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، ساختار بلوری این ماده را تأیید کردند؛ هرچند این ساختار تاکنون تنها در بخش‌هایی از سطح لایه نازک مشاهده شده است. در فرایند شکل‌گیری دایاموندین، عوامل مختلفی می‌توانند مانع از آرایش صحیح اتم‌های کربن شوند و از تشکیل ساختار موردنظر جلوگیری کنند.
بورشسون می‌گوید:
دست‌کم توانسته‌ایم الگوهای تکرارشونده دایامونداین را در حجمی به ابعاد ۱۰ نانومتر در هر ضلع تولید کنیم؛ تصاویر این الگوها نیز تطابق خوبی با مدل‌های نظری دارند.
ساختارهای کربنی بدون یون‌های فلزی
این کشف حاصل تلاش چندین‌ساله گروه پژوهشی برای ساخت مواد متخلخلی است که در آن‌ها مولکول‌های مبتنی بر کربن، بدون نیاز به یون‌های فلزی، به یکدیگر متصل می‌شوند. این مواد چارچوب‌های آلی کووالانسی (Covalent Organic Frameworks یا COFs) نام دارند.
این ساختارها با چارچوب‌های فلزی آلی (Metal-Organic Frameworks یا MOFs) تفاوت دارند. در چارچوب‌های فلزی آلی، مولکول‌های مبتنی بر کربن با یون‌های فلزی ترکیب می‌شوند. توسعه این دسته از مواد نیز یکی از دستاوردهای علمی مورد توجهی بود که به اعطای جایزه نوبل شیمی ۲۰۲۵ انجامید.
یکی از همکاران بورشسون او را با وب‌سایتی آشنا کرد که در آن شیمیدانان نظری، فهرستی تقریباً بی‌پایان از آلوتروپ‌های کربنی احتمالی را گردآوری کرده بودند. ساختار چهاروجهی دایاموندین نیز چندین دهه پیش از تولید موفق آن، از نظر نظری توصیف شده بود.
بورشسون می‌گوید:
رسیدن به این نتیجه زمان فوق‌العاده زیادی برد، اما سرانجام موفق شدیم. از این بابت بسیار خوشحالم.
برای سال‌های طولانی، آلوتروپ‌های شناخته‌شده کربن به الماس، گرافیت و سه ساختار مصنوعی دیگر محدود بودند: فولرن‌ها (Fullerenes)، نانولوله‌های کربنی (Carbon Nanotubes) و گرافن (Graphene). کشف و توسعه فولرن‌ها و گرافن با دریافت جوایز نوبل همراه شد؛ زیرا در آن زمان، اثبات امکان وجود چنین ساختارهایی به‌خودی‌خود دستاوردی مهم به شمار می‌رفت.
در سال‌های اخیر، پژوهشگران آلوتروپ‌های کربنی بیشتری ساخته‌اند. دایاموندین نخستین عضو از این گروه جدید است که ساختاری سه‌بعدی دارد.
بورشسون در پایان می‌گوید:
اکنون قصد داریم ویژگی‌های دایاموندین و کاربردهای احتمالی آن را بررسی کنیم. یکی از جنبه‌های جالب ساختار متخلخل این ماده آن است که شاید بتوان چندین ساختار دایاموندین را به‌گونه‌ای در هم تنید که از فضاهای خالی یکدیگر عبور کنند.
منبع: Scitechdaily
