لینک‌های قابلیت دسترسی

logo-print
یکشنبه ۱۴ آذر ۱۳۹۵ تهران ۲۰:۰۰ - ۴ دسامبر ۲۰۱۶

شبه بلورها؛ اثبات نظر پروفسوری که او را دیوانه می‌نامیدند


مدل اتمی شبه تناوبی در سطح بیست‌وجهی آلومینیوم نقره.

مدل اتمی شبه تناوبی در سطح بیست‌وجهی آلومینیوم نقره.

سی سال پس از نظریه‌ای که پروفسور اسرائیلی دانیل شِختمَن در باره شبه بلورها ارائه کرد و با تمسخر شدید سایر شیمیدان‌های برتر جهان روبرو شد و حتی اخراج او را از دانشگاهی در آمریکا در پی داشت، و تنها چند هفته پس از مراسم اعطای جایزه نوبل شیمی سال ۲۰۱۱ به همین پروفسور برای همان نظریه، برای نخستین بار درستی آن هم در ترکیب یک شهاب‌سنگ متعلق به چهار و نیم میلیارد سال قبل اثبات شده‌است.

این کشف بزرگ، بار دیگر درستی نظریه ترکیب مولکولی موسوم به «بلورهای شبه تناوبی» پروفسور شختمن را نشان می‌دهد؛ فرمولی که شاید در کهکشان‌ها هم وجود داشته‌است ولی پس از میلیاردها سال، همین چهار هفته پیش، کاشف آن را برنده نوبل شیمی کرد.

دانیل شختمن استاد ۷۰ ساله دانشگاه فنی «تخنیون» حیفا، سی سال پیش پی برد که ترکیب شبه بلورها به گونه‌ای سریالی تکرار می‌شوند؛ امری که با پوزخند بزرگ همه شیمیدان‌های بزرگ دنیا به ویژه برندگان نوبل شیمی روبرو شد و او را «مجنون» نامیدند.

دانیل شختمن آنقدر بر سر این فرمول «جنون‌آمیز» خود اصرار ورزید که موجب شد که او تنها برنده نوبل شیمی سال ۲۰۱۱ باشد و درحالی که در سال‌های اخیر معمولاً دو یا سه نفر مشترکاً برنده نوبل شیمی بوده‌اند، این دانشمند اسرائیلی امسال به تنهایی برنده این نوبل گردید.

بسیاری از شیمیدان‌ها مدعی بودند که نظم درهم اما «شبه موزاییکی» که پشت سر هم نیز تکرار می‌شود، در اجسام امکان‌ناپذیر است. حتی دانشمندان عرصه بلورشناسی بر این باور بودند که این گونه ذرات را نه می‌توان در شرایط آزمایشگاه ایجاد کرد نه در کره زمین وجود دارد و نه در کهکشان‌ها؛ اما پروفسور شختمن با اصراری «دیوانه‌وار» این ادعا را رد می‌کرد.

گره‌چینی با الگوی شبه تناوبی در کاشی‌کاری مسجد جامع اصفهان.

گره‌چینی با الگوی شبه تناوبی در کاشی‌کاری مسجد جامع اصفهان.

فرضیه این بود که در شبه بلورها، ساختارهای شیمیایی به گونه منظم شبه موزاییکی تکرار می‌شوند؛ مانند شش‌ضلعی‌های کندوهای عسل. تکرار شبه موزاییکی ساختارها یک ویژگی مهم دیگر را نیز دیکته می‌کند؛ این که وضعیتی که جامدات را بوجود آورد، تقارن دایره‌ای دارد.

مفهوم این امر این است که می‌توان شکل قاعده‌ای ترکیب‌دهنده جسم را گرفت؛ آن را چرخاند ولی دوباره به همان صورت بماند؛ به شکلی که اگر چهار بار صفحه شطرنج چرخانده شود، به همان شکل اولیه درخواهد آمد و در شش‌ضلعی کندوی عسل نیز چنین است اما پژوهشگران شبه بلورها تا پیش از این مدعی بودند که این وضعیت در زمینه تقارن پنج‌ضلعی درست نیست همانگونه که به گفته آنها نمی‌توان ترکیب پشت سر همی را از پنج‌ضلعی‌ها ایجاد کرد.

دانیل شختمن دهه‌ها در آزمایشگاه خود در دانشگاه فنی «تخنیون» در بندر حیفا، در شمال اسرائیل، مشغول آزمایش بود و زندگی عادی را فراموش کرده بود و اتهام «دیوانه بودن» را به جان خرید.

دانیل شختمن در سال ۱۹۸۲ نخستین بار کشف انقلابی خود را در شرایط آزمایشگاهی ایجاد کرد و شبه کریستالی سریالی بوجود آورد.

شهاب‌سنگی ماقبل تاریخ و متعلق به چهار و نیم میلیارد سال پیش، در سرزمین‌های شرق روسیه بدست آمده‌است و از سال ۲۰۰۹ مورد توجه دانشمندان بوده است؛ شهاب‌سنگ یاد شده ترکیبی است از آلومینیوم، مفرغ و آهن درون سنگ؛ ترکیبی که شیمیدان‌ها و زمین‌شناسان می‌گویند که تنها در شرایط کاملاً استثنایی بوجود می‌آید و اقلیم و شرایط آب‌وهوایی بسیار ویژه و سختی را می‌طلبیده‌است.

به گفته چند دانشمند اسرائیلی، از جمله پروفسور عاکیوا برنون از بخش زمین‌فیزیک در دانشگاه تل‌آویو، دلیل ایجاد این ترکیب شگفت‌انگیز در این شهاب‌سنگ، تصادم سخت میان سیارک‌ها بوده‌است که فشاری معادل ده‌ها هزار اتمسفر در دمای دست‌کم ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد بوجود آورده‌است.

مواد معدنی نیز که شهاب‌سنگ بدست آمده در شرق روسیه را پوشش داده است؛ شامل اولیوین و پیروکسین، تنها در حرارت‌های بسیار هولناکی در حد گرمای هزار درجه و بالاتر ایجاد می‌شود.

این شهاب‌سنگ در زمانی که خورشید در روند تحولات اولیه خود بوده‌است، بوجود آمده‌است و کشف آن، نشان می‌دهد که نه تنها در شرایط آزمایشگاهی، بلکه این فرمول در طبیعت نیز موجود است.

درستی نظریه پروفسور شختمن در تحقیقات بروی شهاب‌سنگ یاد شده را تیمی از دانشمندان ایتالیایی و آمریکایی کشف کرده‌اند که نتیجه آن را در نشریه «گزارش‌های فرهنگستان ملی علوم»* منتشر کرده‌اند.

شهاب‌سنگ بدست آمده در خاور دور روسیه، به موزه فلورانس ایتالیا رسید و لوکا بیندی، یکی از کارمندان موزه از پژوهشگری به نام استاینهارد از دانشگاه پرینستون آمریکا خواست که آن را بررسی کند.

پروفسور شلومو بن آبراهام، محقق شبه بلورها در بخش فیزیک دانشگاه بن گوریون در جنوب اسرائیل می‌گوید تا کنون تصور بر این بود که ذرات شبه بلور با نظم شبه موزاییکی به حد کافی باثبات نیست و در طبیعت تجزیه می‌شود اما بعداً هر چند که چنین شبه بلورهایی را در شرایط آزمایشگاهی بوجود آوردند اما اکنون بدست آمدن شهاب‌سنگ ماقبل تاریخ، نظریه‌های علمی جدید را تکمیل می‌کند.

در زندگی روزمره انسان‌ها، شبه بلور می‌تواند مقاومت خاصی را تأمین کند و در تولید محصولاتی مانند سوزن‌های نازک برای جراحی‌های ظریف چشم وغیره و حتی اشیا روزانه‌ای مانند تیغ ریش‌تراشی و پوشش‌های ماهی‌تابه‌ها و عایق‌بندی موتورها کاربرد داشته باشد.

اسرائیلی‌ها در سال‌های اخیر برنده شش جایزه نوبل شیمی بوده‌اند که برای کشوری کوچک که جمعیت آن تنها حدود شش میلیون یهودی است، شگفت‌انگیز است.

اسرائیلی‌ها با خرسندی از کشف علمی بزرگ پروفسور شختمن، این روزها حتی به نشانه افتخار، کراواتی را مورد استفاده قرار می‌دهند که بنیامین نتانیاهو، یک روز پس از اعلام برنده نوبل شدن این دانشمند کشور خود در جلسه هیئت دولت بر گردن بسته بود؛ کراواتی با نقش شبه بلورها در نظمی شبه موزاییکی.


--------------------------------------
*Proceedings of National Academy of Sciences

نمایش نظرات

XS
SM
MD
LG