אחרי יותר משלושה עשורי מחקר עקרים, צוות חוקרים גדול הצליח לייצר לראשונה חומר קשה בצורה בלתי רגילה. עד כמה קשה? חוזקו הנוכחי מתחרה בחוזקו של היהלום (החומר הקשה ביותר בטבע).
החומר המדובר הוא שילוב של מולקולות פחמן וחנקן שהיו נתונות בתנאי לחץ אטמוספרי וחום קיצוניים ונקרא פחמן ניטריד. בסוף תהליך הייצור המיוחד שלו, התגלה החומר כחזק יותר מניטריד בורון, החומר השני בדרגת חוזקתו.
פריצת הדרך הזו חשובה ביותר עקב העובדה שהיא פותחת את הדלת לייצור חומרים רבים בתעשייה. כלומר, ניתן לייצר איתם ציפויים עמידים, מגנים למכוניות וחלליות, כלי חיתוך בעלי עמידות גבוהה, פאנלים סולריים ועוד.
פחמן ניטרדי כשלעצמו הוא לא חומר חדש. עולם המדע מנסה מאז שנות ה-80 של המאה הקודמת להעצים את הפוטנציאל הקיים בו, זאת בעקבות התכונות יוצאות הדופן של החומר, הדומה ליהלום מבחינת סידור האטומים שלו, וכולל גם תכונה של עמידות גבוהה לחום רב.
כעת, צוות בינלאומי של מדענים מאוניברסיטת אדינבורו בסקוטלנד, אוניברסיטת ביירות בגרמניה ואוניברסיטת לינקופינג בשוודיה, הצליחו להשיג פריצת דרך משמעותית בתחום.
קשיות על ועמידות לחום
החוקרים הכניסו מולקולות שונות של חנקן ופחמן לתנאים קיצוניים שכללו לחץ אטמוספרי של פי מיליון מהלחץ האטמוספרי הקיים בכדור הארץ, ובמקביל חיממו את המולקולות לחום של 1,500 מעלות צלזיוס.
בתום התהליך, נערכה בדיקה של המבנה האטומי של החומר. הממצאים הראו כי שלוש מתרכובות הפחמן ניטריד שנוצרו, היו בעלות צורה של חומר קשה בצורה בלתי רגילה. החומר דמוי היהלום נותר בקשיות העל המיוחדת שלו גם אחרי שהוא התקרר לטמפרטורות החדר והלחץ הוסר ממנו.
מחקרים ובדיקות שונות שנערכו על החומר שנוצר הראו שהוא יכול פוטנציאלית לאחסן כמות גדולה של אנרגיה בתא שטח מאוד קטן, כמו גם להמיר אור לחשמל.
חבר צוות המחקר, ד"ר דומיניק לניאל, ציין ביחס לתוצאות: "כאשר הצלחנו לייצר לראשונה פחמן ניטריד עם קשיות על, פשוט לא האמנו לתוצאה. ייצרנו חומר שחוקרים יכלו רק לחלום עליו בעשורים האחרונים".
הוא הוסיף כי "חומרים חזקים מהסוג הזה, פותחים את הדלת לייצור חומרי על עבור תחומים רבים מספור בתעשייה". לדברי צוות המחקר, פריצת הדרך שהושגה היא עצומה כי כעת תוצרי פחמן ניטריד יוכלו להחליף את היהלומים בהם נעשה שימוש כיום. המחקר פורסם בכתב העת Advanced Materials.
