بلورات غامضة تنفجر وتتحرك عند تعرضها للضوء

يبحث الكيميائيون في خصائص مذهلة لبعض المواد التي قد تُحدث ثورة في أنظمة الأمان المتعلقة بالأكسجين، وتدعم تطور تقنيات السفر إلى الفضاء، في جامعة سينسيناتي يدرس طلاب الكيمياء بلورات اصطناعية تم تطويرها داخل المختبر، وتتميز بتفاعلها العجيب عند تعرضها للضوء.
هذه البلورات لا تكتفي بالثني أو الالتواء فقط، بل قد تقفز أو حتى تنفجر عند تعرضها للضوء الأبيض، ويقود هذه الأبحاث الأستاذة آنا غودموندسدوتير، التي توضح أن هذا المجال ما يزال في بداياته، مما يمنح الطلاب فرصة فريدة لاكتشاف ردود فعل جديدة وغير متوقعة.
"نحن ندرس ما الذي يجعل البلورات تتصرف بشكل معين عند تعرضها للضوء، يمكننا جعلها تقفز أو تنفجر أو حتى ترقص. إنها تقوم بأشياء غريبة فعلاً"، تقول غودموندسدوتير.

الضوء يكشف أسرار الجزيئات

تلقت غودموندسدوتير منحة مالية قدرها 550,000 دولار من المؤسسة الوطنية للعلوم لدراسة خصائص البلورات التي ينميها الطلاب داخل المختبر، وتعتمد ردود فعل هذه البلورات الضوئية على كيفية ترتيب الجزيئات بداخلها.
وتقول فيونا واسون، طالبة دكتوراه في الكيمياء:
"من المدهش أن الجزيئات نفسها يمكن أن تُشكِّل أنواعاً مختلفة من البلورات".
بعض هذه البلورات تنحني بقوة كافية لرفع أجسام تفوقها وزناً بمئات المرات، بينما يلتف بعضها الآخر بشكل لولبي يصل إلى أكثر من 360 درجة، وبعضها يقفز خارج الشريحة المجهرية وكأنه حبة فاصولياء نطاطة دقيقة الحجم.

الطلاب يوثقون الانفجارات الضوئية

خصص الطالب الجامعي بن ميلر فصلا دراسيا كاملاً لتوثيق هذه الظواهر داخل غرفة مظلمة تم تصميمها خصيصا لتسجيل ردود الفعل الانفجارية لهذه البلورات.
ويستخدم الطلاب أضواء حمراء قابلة للتعديل لتركيز الكاميرات المجهرية على البلورات الصغيرة، ثم يعرّضونها لأنواع مختلفة من الأضواء الصادرة عن مصابيح LED.
وصرّح ميلر قائلاً:
"المثير في الأمر أن البلورة تنحني، ثم تعود إلى شكلها الطبيعي من دون أي تلف في سطحها. وهذا نادر جدًا في عالم البلورات. لقد تعلمت الكثير خلال التجربة، وأحيانًا أشعر أنني أعرف شيئا في العلم لا يعرفه أحد سواي".

انفجار البلورات سببه غاز النيتروجين

توضح غودموندسدوتير أن السبب الرئيسي وراء هذه الانفجارات هو طرد البلورات لغاز النيتروجين الجوي الذي يتم احتباسه داخلها أثناء تشكُّلها.
بعض البلورات تُظهر هذه الحركات مرة واحدة فقط قبل أن يفلت منها الغاز، ولكن هناك أنواع أخرى قادرة على تكرار حركاتها مرارًا، ما يفتح الباب أمام استخدامها في تطبيقات عملية.

تطبيقات مستقبلية في الفضاء والطيران

ترى غودموندسدوتير إمكانية تطوير ألياف عضلية صناعية أو مشغلات حسية تعمل بالطاقة الضوئية من هذه البلورات.
ومن الاستخدامات الواعدة أيضا: البلورات التي تُطلق الأكسجين عند تعرضها للضوء، ما قد يُستخدم لإنشاء أنظمة أكسجين خفيفة وآمنة للطائرات في حال انخفاض الضغط الجوي، بل وربما تُستخدم مستقبلاً في استكشاف الفضاء.
وتختتم واسون حديثها قائلة:
"في الفضاء، هناك الكثير من الضوء، من المثير للغاية أن نكون في بداية هذا المجال، ولا نزال نكتشف إمكانياته".

المصدر:  SciTechDaily.com