خبر کامل
آیا توماس ادیسون ناخواسته گرافن را کشف کرده بود؟
کشف ناخواسته گرافن توسط توماس ادیسون: نگاهی مدرن به یک اختراع تاریخی
چه وجه مشترکی میان توماس ادیسون، مخترع نامدار، و کنستانتین نووسلف و آندره گایم، برندگان جایزه نوبل فیزیک سال ۲۰۱۰، وجود دارد؟ پاسخ این پرسش، بر اساس مقاله‌ای تازه از آزمایشگاه جیمز تور در دانشگاه رایس، می‌تواند «گرافن» باشد؛ ماده‌ای که ادیسون حدود ۲۰ سال پیش از طرح نظری وجود آن توسط پی. آر. والاس و ۸۰ سال قبل از دریافت جایزه نوبل توسط نووسلف و گایم، ناخواسته آن را تولید کرده بود.
گرافن: ماده‌ای با ویژگی‌های منحصربه‌فرد
گرافن ماده‌ای شفاف، به‌شدت مستحکم و با ضخامتی در حد یک اتم است که امروزه در کاربردهایی نظیر نیمه‌رساناها، الکترونیک پیشرفته و فناوری‌های نوین انرژی نقش کلیدی ایفا می‌کند. یکی از انواع آن، موسوم به «گرافن توربوستراتیک»، از طریق اعمال ولتاژ به یک ماده مقاوم کربنی و گرم‌کردن سریع آن تا دمایی حدود ۲ تا ۳ هزار درجه سانتی‌گراد تولید می‌شود. این روش در ادبیات علمی امروز با عنوان «گرمایش ژولی لحظه‌ای» یا فلش ژول هیتینگ شناخته می‌شود.
بازآفرینی آزمایش‌های ادیسون
لوکاس ادی، نویسنده اول مقاله و دانش‌آموخته پیشین دانشگاه رایس، با هدف توسعه روش‌هایی برای تولید انبوه گرافن با مواد ارزان و در دسترس، به بازسازی آزمایش‌های ادیسون پرداخت. او پس از تجربه‌های ناموفق متعدد، به این نتیجه رسید که لامپ‌های اولیه با رشته‌های کربنی، ساده‌ترین ابزار برای گرمایش ژولی لحظه‌ای هستند. طراحی ثبت‌شده ادیسون در سال ۱۸۷۹، امکان دستیابی به دمای بحرانی حدود ۲ هزار درجه سانتی‌گراد را فراهم می‌کرد و پتنت تاریخی او نقشه‌ای دقیق برای بازسازی آزمایش ارائه می‌داد.
ادی پس از یافتن لامپ‌های دست‌ساز سبک ادیسونی با رشته‌های بامبوی ژاپنی در نیویورک، لامپ را به منبع برق مستقیم ۱۱۰ ولت متصل کرد و تنها برای ۲۰ ثانیه آن را روشن نگه داشت. این مدت زمان کوتاه حیاتی بود، زیرا گرم‌شدن طولانی‌تر می‌توانست به تشکیل گرافیت به‌جای گرافن منجر شود.
تأیید علمی با طیف‌سنجی رامان
زیر میکروسکوپ نوری، رنگ رشته از خاکستری تیره به نقره‌ای براق تغییر کرده بود که نشانه‌ای از دگرگونی ساختاری بود. برای شناسایی دقیق این تغییر، از طیف‌سنجی رامان استفاده شد. نتایج این آزمایش تأیید کرد که بخش‌هایی از رشته به گرافن توربوستراتیک تبدیل شده‌اند. این یافته‌ها این احتمال را مطرح می‌کنند که ادیسون، در مسیر ساخت یک لامپ کاربردی، ناخواسته ماده‌ای را تولید کرده باشد که امروز برای صنایع فناوری‌محور جهان حیاتی است.
نگاهی به آینده و گذشته
پژوهشگران اذعان دارند که هیچ راه قطعی برای دانستن آنچه دقیقاً در آزمایش‌های تاریخی ادیسون رخ داده وجود ندارد. حتی اگر لامپ اصلی او در دسترس بود، هر گرافن احتمالی احتمالاً در جریان نخستین آزمایش ۱۳ ساعته به گرافیت تبدیل شده بود.
جیمز تور، استاد شیمی دانشگاه رایس و نویسنده مسئول مقاله، می‌گوید: «بازآفرینی آزمایش‌های ادیسون با ابزار و دانش امروزی هیجان‌انگیز است و این پرسش را پیش می‌کشد که چه اطلاعات ارزشمند دیگری ممکن است در دل آزمایش‌های تاریخی نهفته باشد؛ پرسش‌هایی که شاید با نگاهی مدرن بتوان به آن‌ها پاسخ داد.»
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
