بالصدفة.. اكتشاف مادة من الخشب شديدة السواد تمتص 99% من الضوء

في بعض الأحيان، تحدث تطورات خارقة بالصدفة في الاستكشاف العلمي. هذه هي قصة "Nxylon"، وهي مادة جديدة شديدة السواد تمتص كل الضوء تقريبًا. ويصف الباحثون في جامعة كولومبيا البريطانية هذا الاكتشاف بأنه "حادث محض". الهيكل الفريد للخشب الأسود يعني أنه يمتص الضوء دون الحاجة إلى الأصباغ.

تتمتع هذه المادة المظلمة بشكل استثنائي بالقدرة على تطوير مجالات مثل علم الفلك والأزياء والطاقة المتجددة والبصريات. وقال البروفيسور فيليب إيفانز، الذي قاد عملية التطوير: "إن تركيبة Nxylon تجمع بين فوائد المواد الطبيعية والميزات الهيكلية الفريدة، مما يجعلها خفيفة الوزن وقوية وسهلة التقطيع إلى أشكال معقدة".

الاكتشاف غير المتوقع

أدت نتيجة غير متوقعة للتجارب المعملية التي أجراها إيفانز وطالب الدكتوراه كيني تشينج إلى إنشاء نكسيلون. في البداية، قام الباحثون بتجربة البلازما لزيادة مقاومة الخشب للماء. لقد كانت تجربة روتينية حتى حدث شيء غير عادي. والمثير للدهشة أنه عندما تم تطبيق الإجراء على الأطراف المكشوفة للخلايا الخشبية، تحولت إلى ظل أسود داكن بشكل لا يصدق.

كان الفريق في حيرة وفضول في نفس الوقت. لقد عملوا مع قسم الفيزياء وعلم الفلك بجامعة تكساس إيه آند إم لإجراء قياسات للمادة المظلمة. كشفت القياسات عن حقيقة مذهلة: هذه المادة امتصت كل الضوء تقريبًا، وهي خاصية نادرًا ما توجد في الطبيعة. وكانت تلك لحظة اكتشافهم.

وقال إيفانز، الأستاذ في كلية الهندسة بجامعة هارفارد: "يمكن للمواد شديدة السواد أو شديدة السواد أن تمتص أكثر من 99% من الضوء الذي يسقط عليها- أكثر بكثير من الطلاء الأسود العادي، الذي يمتص حوالي 97.5% من الضوء" الغابات. يتم تصنيع Nxylon بشكل أساسي من خشب الزيزفون في أمريكا الشمالية. يمكن أيضًا إنشاء المادة باستخدام خشب الليمون الأوروبي. وأشار إيفانز في البيان الصحفي إلى أن "النيكسيلون يمكن تصنيعه من مواد مستدامة ومتجددة توجد على نطاق واسع في أمريكا الشمالية وأوروبا، مما يؤدي إلى تطبيقات جديدة للخشب".

استخدام هذه المادة فائقة السواد

ومن المثير للاهتمام أن Nxylon أظهر خصائصه الاستثنائية من خلال الحفاظ على لونه الأسود حتى بعد تغطيته بطبقة ذهبية لإجراء الفحص المجهري الإلكتروني. على عكس الدهانات السوداء القياسية، لا يعتمد Nxylon على الأصباغ. هيكلها الفريد يحبس الضوء، مما يجعله مظلمًا بشكل استثنائي.

وفي علم الفلك، تعمل على تحسين وضوح الصورة عن طريق تقليل الضوء الشارد. تستفيد الخلايا الشمسية من قدرتها على امتصاص المزيد من أشعة الشمس. بالإضافة إلى ذلك، يتم تقديرهم للإبداعات الفنية مثل المجوهرات والسلع الفاخرة مثل الساعات. يمكن لـ Nxylon بث حياة جديدة في صناعة الغابات، حيث تقدم بديلًا مستدامًا وفاخرًا للمواد التقليدية. يتمتع لونه الأسود الداكن بالقدرة على استبدال الأخشاب الداكنة الثمينة مثل خشب الأبنوس وخشب الورد في صناعة الساعات.

علاوة على ذلك، يمكن أن يكون بمثابة بديل عملي للأحجار الكريمة السوداء الباهظة الثمن في المجوهرات. قام الفريق بإنشاء منتجات نموذجية باستخدام الخشب الأسود للغاية. ينصب التركيز الأولي على الأسواق الراقية مثل الساعات والمجوهرات، لكنهم يتصورون نطاقًا أوسع من التطبيقات. يهدف الدكتور إيفانز وفريقه إلى تسويق Nxylon من خلال شركة ناشئة، والتعاون مع المصممين لإنشاء منتجات متنوعة. كما يخططون أيضًا لتطوير مفاعل لإنتاج مادة النزيلون على نطاق واسع.