من حبيبات الملح المألوفة إلى الماس المتلألئ، لا يتبع تكوين البلورات دائمًا مسارًا بسيطًا ويمكن التنبؤ به.

نجح باحثون في جامعة نيويورك في توثيق هذه الرحلة المفاجئة من كتلة غير متبلورة في البداية إلى هياكل منظمة للغاية، في دراسة نشرت للتو في مجلة Nature Communications.

وعلى وجه الخصوص، في عملية استكشاف لغز التبلور، اكتشفوا بالصدفة نوعًا فريدًا من البلورات على شكل قضيب مع بنية مجوفة في الداخل، لم تكن معروفة من قبل، وأطلقوا عليها اسم "زانجينيت" تكريمًا للطالب المتخرج الذي اكتشف هذه البلورة.

من أجل كشف أسرار كيفية ترتيب الجسيمات في شبكات بلورية مثالية، غالباً ما يواجه العلماء صعوبة في مراقبة الذرات الصغيرة بشكل مباشر.

استخدم فريق جامعة نيويورك طريقة مبتكرة: إنشاء بلورات من الجسيمات الغروانية. تعتبر هذه الجسيمات صغيرة ولكنها كبيرة بما يكفي ليتم ملاحظتها بالتفصيل تحت المجهر. وقال أستاذ الكيمياء ستيفانو ساكانا، الذي قاد الجزء التجريبي: "الميزة هي أننا نستطيع متابعة عملية التبلور على مستوى الجسيمات الفردية".

ومن خلال الجمع بين التجارب الدقيقة وآلاف عمليات المحاكاة الحاسوبية المعقدة بقيادة الأستاذ المساعد جلين هوكي، تمكن الفريق من كشف آلية تكوين البلورات المكونة من خطوتين.

بدلاً من أن تستقر الجسيمات على الفور في موضع ثابت، فإنها عادة ما تتجمع أولاً معًا في "حشد" غير متبلور، والذي يخضع بعد ذلك لعملية إعادة ترتيب لتشكيل البنية البلورية المنظمة النهائية. إن هذه العملية المكونة من خطوتين هي التي تؤدي إلى تنوع أشكال وأنواع البلورات التي نلاحظها.

أثناء إجراء التجارب لتتبع هذه الآلية المكونة من خطوتين، اكتشف طالب الدراسات العليا شيهاو زانج عن طريق الصدفة بلورة غريبة الشكل على شكل قضيب.

وعند فحصه عن كثب تحت المجهر، وجد أنه ليس لديه ترتيب حبيبات مميز فحسب، بل يحتوي أيضًا على قنوات مجوفة تمتد على طوله - وهي سمة غير عادية للغاية بالنسبة للبلورة المدمجة عادةً.

وبعد فحص قاعدة بيانات تضم أكثر من ألف بنية بلورية طبيعية دون العثور على تطابق، لجأ زانج إلى نموذج هوكي الحاسوبي. وأكدت عمليات المحاكاة أن هذا كان في الواقع بنية بلورية جديدة تمامًا.

وقال البروفيسور ساكانا "لقد فوجئنا لأن هذا الهيكل لم يتم ملاحظته من قبل".

أطلق على البلورة الجديدة علميًا اسم L3S4، ولكن أثناء المناقشات المعملية، ولد اسم "Zangenite" وتم الاحتفاظ به تقديرًا لعمل Shihao Zang.

"لقد استخدمنا بلورات غروانية لمحاكاة العالم الحقيقي، ولكننا عثرنا بشكل غير متوقع على بلورة غير موجودة في الطبيعة"، أعرب زانج عن دهشته.

إن اكتشاف الزانجينيت ليس مجرد اكتشاف علمي مثير فحسب، بل إنه يفتح أيضًا اتجاهات جديدة. يشير هيكلها المجوف الفريد إلى تطبيقات محتملة في مجالات الترشيح أو التخزين أو تغليف المواد الأخرى.

وعلاوة على ذلك، يشير هذا إلى أنه قد يكون هناك العديد من الأنواع الجديدة من البلورات التي تنتظر اكتشافها. ويلعب الفهم العميق لهذه العملية التبلورية المعقدة أيضًا دورًا مهمًا في تصميم وتصنيع المواد المتقدمة في المستقبل، وخاصة المواد الفوتونية المستخدمة في تكنولوجيا الليزر والكابلات البصرية والطاقة الشمسية.

المصدر: https://www.vietnamplus.vn/phat-hien-loai-tinh-the-moi-he-lo-tiem-nang-ung-dung-lon-post1036086.vnp