أسلاك ماسية رفيعة قد تساهم في تصغير التقنيات المستقبلية

من المرجح أنك لن تجد خاتم خطوبة مزيناً بماسة تحوي فقط 10 ذرات، وتزن أقل من جزء من مليار مليار جزء من القيراط، ولكن هذه الماسات فائقة الصغر - والتي تعرف باسم دياموندويدات diamondoids - مفيدة للغاية في المختبرات. وتتألف من هياكل متراكبة قفصية الشكل من الكربون والهيدروجين، مثل قطع ليجو تركيبية على المستوى الجزيئي، ونظراً لحجمها الصغير للغاية، فهي تتمتع بخصائص لا تتمتع بها الماسات العادية.
في 2002، حقق العلماء إنجازاً في أبحاث الدياموندويدات، وذلك عندما تمكنوا من إيجاد طريقة لعزل وتنقية الدياموندويدات الكبيرة، مما منحهم إمكانية التعامل مع مجموعة أكبر من الأشكال والأحجام. ومنذ ذلك الحين، استخدموا هذه الدياموندويدات التي يصل نقاؤها إلى 99% لتحسين صور المجاهر الإلكترونية، وتغليف الشرائح الحاسوبية، والآن، صنع أسلاك كهربائية رفيعة للغاية.
قام علماء من جامعة ستانفورد، و مختبر SLAC الوطني لمسارعة الجسيمات التابع لوزارة الطاقة في الولايات المتحدة، بربط دياموندويدات مع ذرات الكبريت والنحاس، وذلك لصنع أسلاك كهربائية بثخن ثلاث ذرات فقط، وهو أقل ثخن في التاريخ، وقد تم نشر النتائج في Nature Materials.
تعتبر هذه التجربة العملية الأولى لسلك نانوي ذي نواة بلورية بخواص إلكترونية جيدة، كما يقول المؤلف المشارك نيكولاس ميلوش لموقع Phys.org. وأفضل ما في هذا العمل أن عملية التصنيع التي تم تطويرها سهلة وسريعة للغاية. يقول المؤلف الرئيسي هاو يان: "هذه العملية عبارة عن تصنيع بسيط أحادي المرحلة. حيث نخلط كل المكونات معاً، ونحصل على النتائج خلال نصف ساعة، وكأن الدياموندويدات تعرف أين تريد أن تذهب".

مواد جديدة تلوح في الأفق
وفقاً للبيان الصحفي للدراسة، فإن هذه القدرة على تشكيل المواد والتحكم بها بدقة، وصولاً إلى المستوى الذري، قد تكون مفيدة بطرق متعددة. حيث يمكن مكاملة هذه الأسلاك الكهربائية الرفيعة ضمن الأقمشة المولدة للكهرباء، والأجهزة الإلكترونية البصرية، وحتى المواد فائقة الناقلية التي توصل الكهرباء بدون أية ضياعات.
تتمتع المواد على المستوى الصغير بخصائص مدهشة تفقدها عندما تتكتل بأحجام كبيرة. ويعتقد الباحثون أن الاستفادة من هذه الخصائص باستخدام تقنيتهم للتجميع، قد يؤدي إلى ظهور نوع جديد تماماً من المواد باستخدامات جديدة تماماً.
يقول ميلوش: "تعتبر هذه الطريقة أداة طيّعة ومتعددة القدرات، حيث تمكننا من التلاعب بعدد من المقادير والشروط التجريبية لصنع مواد جديدة، ذات خصائص كهربائية دقيقة المعايرة، وصفات فيزيائية مثيرة للاهتمام".