مستخدم:فالح الدفاعي الكيمياء/ملعب

1. المفيد_في_الكيمياء
2. فالح_الدفاعي

كما وعدتكم بمعلومات مفيدة جديدة من خلال قراءاتي وترجمتي للعلوم والكتب ومواكبة المصادر الجديدة اليوم اوضح لكم موضوع جديد عن مادة #الكرافين{{#كتاب الكيمياء مواضيع في الحياة اليومية}}

1. الكرافين

وهو صورة من صور الكاربون التي تم اكتشافها حديثا من قبل العالم البروفيسور (اندري جيم) هذا العالم العبقري الذي قام قبلا بتجربة غريبة من نوعها هي رفع ضفدع عاليا باستخدام مغناطيس كهربائي ونال على اساسها جائزة نوبل. كان العالم اندري جيم مولعا بالبحث والتجارب وكان مختصا في المواد الكروسكوبية الدقيقة . اكتشاف الكرافين اراد جيم دراسة خصائص صفائح الكاربون الرقيقة فكلف الطالب (دا جيانغ) بمهمة الحصول على ارق صحيفة لكن هذه المهمة باءت بالفشل . وبطريق الصدفة لاحظ هذا العالم بعض الجزيئات الملتصقة بشريط لاصق كان ملقا في سلة المهملات وعند ملاحظة هذه الجزيئات بواسطة المجهر اكتشف انها عبارة عن مادة مكونة من ذرات الكاربون ولها شكل صفيحة ذات سمك رقيق جدا وكانت تلك اللحظة هي لحظة اكتشاف الكرافين. وهنا تم تصنيع صفائح الكرافين الرقيقة من الكرافيت ولاحظ ان اسم الكرافين جاء من اسم مصدره الذي هو الكرافيت. عجائب مادة الكرافين بعد انتشار خبر اكتشاف الكرافين شكك الكثير من العلماء في مصداقية هذا الخبر لانهم كانوا يعتقدون انه لا يمكن تشكيل طبقة بسمك ذرة واحدة من اي مادة كانت . فاتصل العالم جيم بعالم يدعى نوفوزيلوف لمساعدته على دراسة خصائص هذه المادة وبعد فترة طويلة مضنية من البحث تم اكتشاف ان الكرافين يمتلك خصائص فريدة من نوعها ومن بين هذه الخصائص :- 1- يبلغ سمك صفيحة الكرافين ذرة كاربون واحدة وهو الامر الذي اكسب هذه المادة خصائصها الفريدة 2- تمتاز هذه المادة بالمرونة الكبيرة حيث يمكنها الاستطالة بنسبة 95% من طولها الاصلي 3- مقارنة بالمواد الناقلة المستعملة حاليا من نحاس وفضة وذهب . يمتلك الكرافين ناقلية كهربائية تفوق كل المواد المطورة ليومنا هذا 4- يعتبر الكرافين ناقلا جيدا للحرارة ايضا وهذا يشير الى وجود الكترونات حرة 5- لا يمتلك الكرافين فراغات في بنيته الذرية الا انه يعد مادة مرشحة اولى من نوعها وقد تستعمل لتعويض مادة السيليكون في المستقبل 6- تعد صفائح الكرافين غير نفوذه لاصغر العناصر الكيميائية كالهيليوم وهو الامر الذي دفع المهندسين لاستخدامه في اجهزة الكشف عن تسرب الغاز في بعض الاجهزة الخاصة بذلك . 7- اذا تغيرت بنية مادة الكرافين الاولية فانها تكتسب خصائص تدفع لاستخدامه في حالات صناعية اخرى كما استعملت في صنع اجهزة تحلية مياه البحر حيث تمكن العلماء من ايجاد طريقة للتحكم في مسام الغشاء الكرافيني بما يسمح بزيادة مقدرته على التنقية وقد بين البروفسور (ناهور ناير) ان هذا الابتكار خطوة جديدة الى الامام حيث سيفتح امكانية تطوير فعالية تقنيات تحلية المياه حيث ان الدراسات تشير الى ان نحو 14% من سكان العالم ستصبح بحاجة الى المياه بحلول عام 2025 . اما في مجال الكيمياء العضوية حيث قام العالمان بنشر نتاجهما العلمي والذي سبب توجه عديدةمن مراكز البحث واستثمرت اموالا طائلة في دراسة خصائص هذه المادة وكيفية الاستفادة منها لخلق ثورة ابتكارية في الممجالات كافة . ان الباحث (جايمس تور) تمكن من الحصول على (35) براءة اختراع ومن خلال الاموال التي كسبها من ابحاثه والعالم تور يشرف الان على تطوير العديد من الطلبة ووضعهم في اطار البحث في مادة الكرافين . ان جايمس الذي لم يصل عمره الان السبعين عاما كان محط اعجاب العديد من الشركات التي تسعى لضمه. في زيارة له في مكتبه الخاص قال لا يمكن تصور التطبيقات الهائلة التي يمكن تصنيعها من مادة الكرافين وفي مختبر هذا الباحث تمكن العديد من طلابه من تصنيع واكتشاف العديد من المواد العضوية وهو لم يذكر اسمه فيها جميعا . وعندما سؤل عن سبب ذلك قال ان هناك الكثير من العقول النيرة حول العالم هدفي هو جلبها الى مختبري الخاص حيث اقوم بتوجيههم واعطاء النصح لهم لكي يصلوا الى ما يسعون له ولست اسعى الى استغلال جهودهم لكسب ارباح مادية. البحث والتسويق ان الحال بالنسبة لاغلب الاكتشافات قد يتطلب تسويق منتج استغل انتاجه وابحاثه وقتا طويلا فمثلا حاز مخترعوا نظام MRI على جائزة نوبل عام 1973 ولكن لم يتمكن المهندسون من تصنيع اجهزة تعمل وفق مبدأ MRI الا بعد مرور ثلاثون عام على تاريخ اختراع هذا النظام وهذه المدة الطويلة قد تخلق حربا بين الباحثين واصحاب كبريات تلك الشركات . ان الاستاذ (كيريس سودي) وهو المتخصص في تاريخ التكنولوجيا اكد هذه الظاهرة حيث تكلم الباحثون عن قرب اختراع قطارات تطفو على سطح الهواء واختراع اسلاك توصيل متناهية الطول ولكن قد يكون ذلك بعد عدة عقود من الزمن . استبدال السليكون بالكرافين لغرض زيادة سرعة الاجهزة الالكترونية تكلم العديد من الباحثين حول امكانية استبدال مادة السيلكون بمادة الكرافين ولكن مع ذلك الكرافين يمتلك ناقلية كبيرة مقارنة بتلك التي يمتلكها السيلكون الا انهما يمتلكان خصائص مختلفة فمثلا تتميز بنية السيلكون بفراغ يدعى Band Gap (فراغ الحزمة) والذي يتيح للسيلكون امكانية نقل او امكانية ايقاف انتقال الكهرباء . اما بالنسبة لبنية الكرافين فانه لا يمتلك هذا الفراغ وبالتالي لا يمكن ايقاف انتقال الكهرباء عبر الكرافين . حاول الكثير من العلماء خلق هذا الفراغ في الكرافين مع الحفاظ على خصائصه الاخرى ولكن باءت جميع هذه المحاولات بالفشل فبمجرد خلق هذا الفراغ في الكرافين تفقد هذه المادة خصائصها الفريدة والتي كانت ترشحها لخلافة مادة السيليكون في تصنيع الرقاقات الالكترونية . ان بعض الباحثين اشاروا الى انه اذا تم تشكيل مادة الكرافين على شكل انبوب فان الكرافين يصبح مشابها لمادة السيليكون لكن الحصول على هذه البنية معقد وصعب للغاية في الوقت الحاضر . صرحت الباحثة الفيزيائية النظرية (اماندا برنارد) ان كبريات الشركات استثمرت ملايين الدولارات في تطوير وتحسين السيليكون وهذا الامر جعلهم يطلقون الاشاعات دون وجود ادلة قاطعة على استحالة خلق الفراغ في بنية الكرافين. تضاربت الاراء حول امكانية استبدال السيليكون بالكرافين ويقوم باحثون في معهد MIT مع نخبة من مطوري الاجهزة على ابتكار وتصنيع اجهزة متطورة مستغلين خصائص الكرافين المتوفرة. ان شكل الكرافين يشبه قرص العسل اي هيئة سداسية لكن عيوب التصنيع ربما تجعله بنية خماسية او سباعية (كما في الصورة المرفقة رقم 1 ) ويعتبر الحجر الاساس لتكوين اي مادة كاربونية حتى الكرافيت نفسه والفولرين (الفولرين هو خماسي (15) كرافين) ان تصنيع الكرافين على هيئة سداسية مستوية امرا عسيرا وباهضا حيث تكلف عينة بحجم شعرة الراس الف دولار امريكي. لكن هذا لم يقف عائقا اما رقاقة كرافين . ان استعمالات الكرافين هي انه بديل السيليكون لان ميزات مادة الكرافين لاتكاد تضاهى فهو مادة صلبة جدا اصلب من الفولاذ بـ (300) مرة واصلب من الحديد الصب بـ (200) مرة واصلب من الماس بـ (40) مرة لذلك يعتبر سعره مناسبا لذلك فان الشركات حاليا تحاول الاستثمار . ويمكن تصور الاستخدامات المستقبلية للكرافين كما في حالة البلاستيك حيث قد يكون عصرا يدعى عصر الكرافين. تاثير الكرافين في البيئة : اكتشف علماء في جامعة كاليفورنيا ان الكرافين الذي قد يشكل ثورة في مجالات عديدة من التكنولوجيا ليس امنا حيث انه اذا تسرب الى المياه الجوفية يبدأ هيكله السداسي بالانهيار وبذلك تفقد الجزيئات استقراريتها لكنها لا تسبب ضررا كبيرا لكن التلوث بالكرافين في المياه السطحية حيث تكثر العناصر العضوية قد يكون اكثر خطورة . تعد الزوايا الحادة لجزيئات الناتو للكرافين قدرة على قطع غشاء خلايا الكائنات الحية لذلك يدعو العلماء الى دراسة خصائص الكرافين بصورة غاية في الدقة قبل البدا باستخدامه في صناعة الالكترونيات . تسمى مادة الكرافين (المادة العجيبة) لانها تمتلك خواص ذات تطبيقات صناعية لا تتوفر في غيرها من المواد الكيميائية . الكرافين هو طبقة مفردة من مادة الكرافايت المتكونة من عدة طبقات حيث تم عزل الكرافين في عام 2003 ويتوقع ان يستخدم على نطاق واسع في #شاشات اللمس اذ يمتلك شفافية وتوصيلية كهربائية عاليتين . والعائق امام ذلك في الوقت الحاضر هو ثمنه المرتفع نسبة الى اكاسيد القصدير والانديوم. #تنقية المياه اذ يسمح الكرافين بمرور جزيئات الماء من خلاله ويمنع مرور السوائل الاخرى (صورة رقم 2 ). #صناعة الاجهزة الالكترونية بدلا من السيليكون بسبب توصيلته العالية لكن العائق امام ذلك هو عدم امكانية اطفاء ذلك كما هو الحال عند استخدام السيليكون . #علاج الاورام السرطانية وايصال العقاقير المستعملة الى مواقع العلاج بالجسم #صناعة بطاريات اخف واكثر كفاءة باستخدامه بدلا من الكرافيت.