الماسواره
الماس، که سخت ترین ماده معدنی است، غیر از وسایل تزیینی و جواهرات، در صنایع نیز کاربرد دارد.
در مطالب قبل با الماس که یک جامد سخت روشن و متشکل از شبکه کووالانسی اتم های کربن می باشد آشنا شدید و دانستید که از الماس، به خصوص برای ساخت مته های دندانپزشکی، مته های حفاری و در ابزارهای برشی استفاده می کنند.
حال الماسواره ها را مورد بررسی قرار می دهیم، الماسواره ها یا الماس گونه ها (Diamondoid) از واژه الماس (Diamond) و واره (oid که پسوندی مانند "سا" به معنی شبیه و مانند در انگلیسی است) تشکیل شده است.
ساختارهایی که در یک مفهوم گسترده تر به الماس شبیه اند. ساختارهایی سخت و قوی، حاوی شبکه های متراکم سه بعدی با پیوندهای کووالانس، تشکیل شده از یک و دو ردیف از اتم ها با ظرفیت سه یا بیشتر.
اصطلاح الماسواره یا شبه الماس، از این حقیقت ناشی می شود که ساختار اتمی کربن به یک شبکه الماسی اضافه شده باشد و یا به دلیل آن که واحدهای تکرار شونده ای از الماس فرض می شوند، الماسواره نامیده شده اند.
در نانوفناوری و شیمی آلی، الماسواره ها یکی از گونه های اصلی نانومواد هستند که قریب ده سال است به خواص ویژه آن پی برده شده است. الماسواره ها با ابعادی کوچک تر از 2 نانومتر موادی آلی با ساختاری شبیه به الماس هستند.
ساختار کریستالی، متقارن، با قابلیت انعطاف پذیری، ایزومر و پلیمریزه شدن و پایداری دمایی بالا، سبب تمایز این مواد از دیگر مواد آلی گشته است تا حدی که از آنها به عنوان یکی از آجرهای ساختمانی در فناوری نانو (Nano building block) نام برده می شود.
به دلیل ساختار شیمیایی انعطاف پذیری که دارند، می توانند نقش مهمی در دارورسانی و طراحی های دارویی داشته باشند. از دیگر آجرهای ساختمانی معروف در نانوفناوری نانولوله های کربنی هستند.
ترکیبات الماس واره سبک ( آدامنتان، دی آمنتان، تری آمنتان ) و مشتقات متیل و اتیل آنها در میعانات گازی کشور مورد جداسازی و شناسایی قرار گرفتند. نانوساختار بودن این مواد هویت جدیدی به آنها بخشیده است. مهم ترین نقش این ترکیبات را می توان آجرهای ساختمانی را تصور نمود. اصلی ترین منابع استخراج ترکیبات الماسواره مخازن نفت و گاز و ذخایر هیدروکربنی می باشد.
الماسواره ها اولین بار در دهه 1950 سنتز شدند. سنتز الماسواره های سبک به روش نو آرایی می باشد اما در الماسواره های سنگین تر به دلیل پایداری حرارتی بالا و ویژگی خاص ساختاری که دارند نمی توان از این روش جهت سنتز استفاده نمود.
آدامنتان، نخستین الماسواره کشف شده، سبک ترین گونه آنها با فرمول مولکولی C10H16 است. گونه های مختلف الماسواره ها چون دیامنتان، تریا، تترا، پنتا، هگزا، هپتا، اکتا، نونا، دکامنتان، از اتصال قفسه های آدامنتان به یکدیگر ساخته شده است. آدامنتان و دیامنتان و تریامنتان، الماسواره های سبک و دیگر منتان ها الماسواره های سنگین نامیده می شود.
الماسواره ها با ساختار های آلی سه بعدی، چند حلقه ای، کریستالی و متقارن وجود دارند.
انرژی کشش پایین و عدم پیچ خوردگی این تر کیبات، باعث نقطه ذوب بالا ی آنها نسبت به سایر هیدروکربن ها می شود. از دیگر ویژگی های این ترکیبات به توانایی زیاد برای مشتق پذیری، تعداد زیاد ایزومرهای ساختاری و فضایی، تنوع هندسی زیاد و بی نظیر در ایزومرهای آن ها می توان اشاره نمود.
این ترکیب های آلی با ساختار و ویژگی های بی نظیر و متنوع خود یکی از بهترین کاندیدهای آجرهای ساختمانی مولکولی (MBBs) می باشند. آجرهای ساختمانی مولکولی، سیستم حد واسطی بین اتم و مولکول های کوچک می باشند که از ترکیب آن ها سیستم های نانویی ایجاد می شود.
دانشمندان به منظور ساخت یک مولکول هدایت کننده جریان در یک جهت، الماسواره و باکی بال را با هم ترکیب کرده اند. این قطعه الکترونیکی که یکسو ساز نامیده می شود، می تواند نقش مهمی در کوچک سازی اجزای تراشه ها، افزایش سرعت و قدرت آنها بازی کند.
دکتر هری مانوهاران از موسسه علوم انرژی و مواد استنفورد می گوید: «ما قصد داشتیم بدانیم که از ترکیب این دو عنصر چه ویژگی نو ظهوری پدید می آید. آنچه ما به دست آوردیم اساسا یک دریچه یک طرفه برای هدایت الکتریسیته است». این تیم تحقیقاتی شامل محققانی از دانشگاه استنفورد، بلژیک، آلمان و اوکراین بود و نتیجه این پژوهش در مجله Nature Communications به چاپ رسیده است.
