پژوهشگران مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) موفق به کشف الگوی پنهان اتم‌ها در فلزات شدند؛ الگویی که حتی پس از شدیدترین فرآیندهای صنعتی مانند نورد، تغییر شکل و حرارت‌دهی نیز از بین نمی‌رود. این یافته، نظریه‌های چند دهه‌ای درباره رفتار فلزات را به چالش کشیده و می‌تواند مسیر طراحی مواد پیشرفته را متحول کند.
نظم شیمیایی پایدار در دل فلزات
برای سال‌ها تصور می‌شد که آلیاژهای فلزی در فرآیندهای صنعتی به ترکیبی کاملاً یکنواخت می‌رسند و نظم‌های شیمیایی ظریف در آن‌ها از بین می‌رود. اما آزمایش‌های دقیق MIT نشان داد این الگوهای اتمی نه‌تنها باقی می‌مانند، بلکه بر ویژگی‌های کلیدی فلزات مانند:
- استحکام مکانیکی و دوام
- ظرفیت گرمایی
- مقاومت در برابر تابش
تأثیر مستقیم دارند. نتایج این پژوهش در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
نقش نانو‌ساختارها و جابجایی‌ها در ایجاد نظم
تیم تحقیقاتی MIT با استفاده از شبیه‌سازی‌های مولکولی و ابزارهای محاسباتی پیشرفته دریافت که نقص‌های ساختاری موسوم به جابجایی‌ها (Dislocations) عامل اصلی شکل‌گیری این الگوهای شیمیایی هستند. این جابجایی‌ها در شبکه فلزی مانند خطوط درهم‌تنیده عمل کرده و باعث جابه‌جایی هدفمند اتم‌ها می‌شوند.
به گفته رودریگو فریتاس، استاد مهندسی مواد MIT: «شما هرگز نمی‌توانید اتم‌ها را در فلز به‌طور کامل تصادفی کنید؛ همیشه نوعی نظم پنهان باقی می‌ماند.»
حالت‌های غیرتعادلی و نظم از دل بی‌نظمی
پژوهشگران مشاهده کردند که برخی الگوهای اتمی حتی در دماهای بالاتر از حد انتظار پایدار می‌مانند. این حالت‌ها که «دور از تعادل» نامیده می‌شوند، نشان می‌دهند فلزات می‌توانند میان آشفتگی و نظم نوعی تعادل پایدار ایجاد کنند. این پدیده شبیه وضعیت بدن انسان است که برای بقا شرایطی متفاوت از محیط را حفظ می‌کند.
پیامدهای صنعتی کشف الگوی پنهان اتم‌ها
شناخت این نظم‌های شیمیایی می‌تواند به طراحی نسل جدیدی از آلیاژها کمک کند؛ موادی که هم سبک‌تر و هم مقاوم‌تر باشند. این یافته‌ها به‌ویژه برای صنایع حساس اهمیت دارد:
- هوافضا برای ساخت آلیاژهای فوق‌سخت و سبک
- نیمه‌هادی‌ها برای بهبود عملکرد تراشه‌ها
- انرژی هسته‌ای برای افزایش مقاومت در برابر تابش
جمع‌بندی
کشف الگوی پنهان اتم‌ها در فلزات نشان می‌دهد که حتی در شدیدترین شرایط صنعتی نیز نظم اتمی از بین نمی‌رود. این یافته نه‌تنها درک ما از رفتار فلزات را تغییر می‌دهد، بلکه می‌تواند کلید طراحی مواد آینده باشد؛ موادی که استحکام بالا، چگالی پایین و مقاومت ویژه در برابر شرایط سخت را همزمان در خود جای دهند.
ماهان زند
من فارغ‌التحصیل رشته مهندسی کامپیوتر هستم و از دوران نوجوانی به دنیای فناوری علاقه‌مند بودم. فعالیت حرفه‌ای خودم را از سال ۱۳۹۷ با نوشتن مقاله‌های نقد و بررسی گجت‌های هوشمند در یک وبلاگ شخصی آغاز کردم. پس از کسب تجربه، به عنوان نویسنده و تحلیل‌گر در نشریات مختلف فعالیت کردم و در حال حاضر، به عنوان دبیر بخش فناوری‌های نو در یک مجله معتبر تکنولوژی مشغول به کار هستم. تلاش من این است که آخرین اخبار و پیشرفت‌های دنیای فناوری را به زبانی ساده و کاربردی برای مخاطبان ارائه دهم.
