الجميع يخرق القواعد من وقت لآخر - حتى البلورات * تم نشر بحث يكشف عن البلورات غير الدورية مؤخرًا في مجلة Science
"هناك أنواع مختلفة من القواعد المتعلقة بسلوك البلورات أثناء الظواهر العابرة" ، كما يقول مارك د. هولينجسورث، أستاذ مشارك في الكيمياء بجامعة كانساس. "لفترة طويلة، افترض العلماء أن هناك معيارًا موحدًا مشتركًا بين أنواع مختلفة من المواد. ومع ذلك، فإن المواد غير الدورية - تلك التي تفتقر إلى بنية منتظمة متكررة - لا تتصرف بالضرورة بهذه الطريقة"، كما يقول هولينجسورث. هذه البلورات غير الدورية التي تنتهك القواعد هي محور مقال هولينجسورث وشركائه في الكتابة والذي نُشر في الرابع من يناير في مجلة "العلم". واستنادًا إلى النتائج التي توصل إليها زميل هولينجسورث، الباحث الفرنسي برتراند تودي، لاحظ الاثنان والمؤلفون المشاركون كيف تتصرف هذه البلورات غير الدورية بشكل مختلف عن البلورات الدورية "القياسية". يقول هولينجسورث إن هذه التغييرات يمكن أن يكون لها آثار ليس فقط على الأبحاث بشكل عام، ولكن أيضًا على التقنيات المعتمدة على البلورات، بدءًا من شاشات الكمبيوتر وحتى مكونات الأجهزة. وقد لاحظ هو وزملاؤه البلورات التي تشكل هياكل من نوع "الضيف المضيف"، أو كما يطلق عليها مهنيا، "مركبات الشمول". في الحالة الحالية، أنشأت أفراس اليوريا قنوات حول أفراس نوناداكان، وحصلت على هيكل يشبه قرص العسل. يعتمد هذا الهيكل الترتيب المكاني للحلزون المزدوج - بنية الحمض النووي. يقول الباحث إنه في البلورات الهجين الدورية، تشكل الخلايا المضيفة القنوات، وتشكل الخلايا الضيف داخلها بنية منتظمة ودورية. ومع ذلك، ليس هذا هو الحال بالنسبة لهذه البلورات غير الدورية التي تنتهك القواعد. يقول هولينجسورث: "في بعض الأحيان يكون المضيفون والضيوف المنفصلون مناسبين لبعضهم البعض، ولكن في بعض الأحيان لا يكونون كذلك".
"هذا السلوك يمكن أن يكون له تأثير كبير على مجموعة متنوعة من السمات. فخلال نمو البلورة، على سبيل المثال، يمكن للبلورات ذات النظام الهجين الدوري وغير الدوري أن تتصرف بطريقة مختلفة تمامًا." في البلورات غير الدورية، حيث لا يكون التوافق الهيكلي بين البلورات المضيفة والضيفة مثاليًا، تبرز البلورات الضيفية خارج حدود البلورات، مما يخلق سطحًا خشنًا. ومن ثم يمكن ربط أخاديد جديدة بأطراف البلورة. هذه البلورات، بما في ذلك الموصوفة في المقالة، لها شكل إبر ممدود. تصبح الملاحظات مثيرة للاهتمام عندما تتحرك البلورات بين حالة (طور) وأخرى. يقول هولينجسورث: "لقد ناقشنا أنا وبرتراند هذه القضية لسنوات عديدة في محاولة لفهم ما يحدث بالفعل في هذا النظام". "الهدف من دراسة مثل هذه الأنظمة هو فهم أعمق وأفضل لكيفية استبدال الحالات المختلفة بمواد غير دورية."
لمعرفة ما يحدث بالضبط في التحولات العرضية، لاحظ الباحثون البلورات في نطاق درجات حرارة متغير، فوق نقطة التحول العرضي، عندما تتحرك الشامات الضيف بسرعة عالية داخل القنوات التي أنشأتها الشامات المضيفة، وكذلك بسرعة قصوى. درجات الحرارة المنخفضة، حيث تكاد الشامات "تتجمد" في مكانها. ومن أجل فحص البلورات، مرر الباحثون النيوترونات عبر البلورات وقاموا بقياس أنواع مختلفة من الانعكاسات. أحد أنواع العودة، يسمى "عودة القمر الصناعي"، يتم قياسه وفقًا للعلاقات المتبادلة بين أزواج المضيف والضيف. لقد اندهش الباحثون للغاية من الملاحظة التي طرأت على أعينهم عندما تم تبريد البلورات إلى درجة حرارة -190 درجة فهرنهايت (حوالي 124 درجة مئوية). أظهرت النتائج الليفينية تغيرات في العلاقات المتبادلة بين الأنواع المختلفة من الأفراس، لكنها لم تظهر أي تغيرات قابلة للقياس في بنية الأفراس نفسها.
يقول هولينجسورث: "في الماضي، اعتقدنا أن هذه المواد لها مظهر انتقالي موحد، وأن القوانين المعتادة المتعلقة بكسر التناظر تنطبق عليها أيضًا". "لا أعتقد أن أي شخص كان بإمكانه توقع ما كان يحدث في هذه العروض الانتقالية. وبما أن هذه المواد غير الحلقية لا تتصرف وفق نفس القوانين، يرى هولينغسورث أن التأثير على البحث هو أنه من واجب العلماء فهم القوانين التي تتصرف بها هذه البلورات في التحولات. بالإضافة إلى التأثير على البحث، يمكن أن تؤثر هذه الاختلافات أيضًا على التكنولوجيا نفسها.
البلورات الموصوفة في المقالة هي أيضًا من مادة حديدية مرنة. وهذا يعني أن الفواصل الموجودة داخل البلورات تعود إلى وضعها الأصلي عند تطبيق ضغط خارجي على البلورات. يمكن للباحثين القيام بذلك باستخدام سندان صغير أثناء مراقبة إزاحة المجمعات الواسعة في البلورات وتحديد هذه الإزاحات تحت المجهر. تعتبر المواد المشابهة من النوع الفيروكهربائي مهمة للتكنولوجيا لأن المجمعات الموجودة داخل هذه المواد يمكن أن تعود إلى موقعها الأصلي بمساعدة نقل المجال الكهربائي، وبالتالي السماح أو منع الضوء المستقطب من المرور عبرها. هذه الخصائص تجعل هذه المواد فعالة في شاشات العرض الإلكترونية. يقول المؤلف: "السؤال هو ما إذا كانت هذه التحولات، التي شاهدناها، ستكون لها خصائص غير عادية وفعالة". مع استمرار البحث على البلورات غير الدورية، قال هولينجسورث إنه من المتوقع أن يكتشف الباحثون هذا السلوك غير المعتاد للتحولات الطورية في مواد أخرى، بخلاف البلورات من النوع غير الأديكاني المستخدمة في هذه الدراسة.
תגובה אחת
البحث يبدو مثيرا للاهتمام للغاية. ولكن من المدهش أن نكتشف أن هناك علماء يستخدمون درجات فهرنهايت.