دانشمندان شکلی جدید از شیشه را ابداع کرده اند که می تواند پس از آسیب دیدگی توسط تابش اشعه گاما دوباره به هم بپیوندد و خود را ترمیم کند.
پژوهشگران مشاهده کردند که لایه های شیشه کالکوژنید با نقص های ناشی از اشعه گاما به تدریج در دمای اتاق دوباره ترمیم می شوند و بدون هیچ مداخله ای به حالت یکپارچگی ساختاری اصلی خود باز می گردند.
این کشف که توسط مهندس میونگکو کانگ از دانشگاه آلفرد(Alfred) در ایالات متحده انجام شد، ماده ای را نشان می دهد که می تواند در مکان هایی مانند فضا، یعنی جایی که تشعشعات گاما به طور مداوم در جریان است، یا تأسیسات رادیواکتیو که در آن حسگرهای مقاوم در برابر تشعشع تفاوت زیادی ایجاد می کنند، واقعا مفید باشد.
کاتلین ریچاردسون فیزیکدان دانشگاه سنترال فلوریدا می گوید: مردم به طور فزاینده‌ای به شیشه هایی روی می‌آورند که شفافیت نوری مشابهی با بلورهایی مانند ژرمانیوم دارند که می‌توان آنها را برای استفاده در کاربردهای مختلفی مهندسی کرد. این شیشه ها در سیستم هایی که جامعه به دنبال جایگزین هایی برای برخی از راه حل های بلوری است که در گذشته استفاده می شده اند، اکنون بیشتر و بیشتر استفاده می شوند.
شیشه یک ماده بسیار عجیب و از جنبه های مختلف بسیار مفید است. شیشه های کالکوژنید که حاوی گوگرد، سلنیوم، تلوریوم یا پلونیوم هستند به گونه‌ای با نور در تعامل هستند که آنها را برای دستگاه های نوری، به ویژه در حوزه سنجش طیف فروسرخ مفید می سازد.
کانگ و همکارانش با استفاده از مقادیر بسیار دقیقی از گوگرد، ژرمانیوم و آنتیموان، این شیشه را برای استفاده در مدارهای ماهواره ای ساختند.
ریچاردسون می گوید: اکسیژن در این شیشه حذف شده است و این چیزی است که آن را برای نور فرو سرخ خاص می کند. این شیشه از عناصر انتهای سمت راست جدول تناوبی ساخته شده اند و هنگامی که به یکدیگر متصل می شوند، مواد بسیار شفاف در طیف فرو سرخ اما با اتم های بسیار بزرگ و پیوندهای ضعیف می سازند.
این شیشه ها باید تحت فشارهایی که ممکن است در شرایط عملیاتی در معرض آن قرار گیرند، آزمایش شوند که یکی از آنها برای محیط های فضایی با تابش تشعشعات گاما است.
ما در اینجا در سطح زمین در معرض پرتوهای گامای فضایی نیستیم، زیرا جو زمین به عنوان یک سپر بسیار مؤثر عمل می کند، اما واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپ های عنصری خاص می تواند تابش گاما تولید کند.
پژوهشگران برای قرار دادن نمونه های خود در معرض نور بسیار پر انرژی، نمونه های خود را در تابش هایی قرار دادند که از کبالت-۶۰ که یک شکل مصنوعی از کبالت رادیواکتیو است، استفاده کردند. قرار گرفتن در معرض این تابش با تحریف پیوندهای ضعیف بین اتم ها، نقص هایی میکروسکوپی در شیشه ایجاد کرد. سپس شیشه در شرایط دمایی اتاق قرار گرفت و مشاهده شد که تا ۳۰ روز بعد، شیشه بهبود یافته بود و در واقع خودش را ترمیم کرده بود.
ریچاردسون می گوید: از آنجایی که آنها اتم های بزرگ و پیوندهای ضعیفی هستند، با گذشت زمان، این پیوندها می توانند آرام و اصلاح شوند و در نتیجه بهبود پیدا کنند. بنابراین مفهوم شیشه خود ترمیم شونده این است که وقتی در آزمایش های ما در معرض تابش پر انرژی قرار می گیرد، این پیوندها مخدوش یا شکسته می شوند و سپس با گذشت زمان در دمای اتاق، این پیوندها ترمیم می شوند تا ساختارها بتوانند خود را اصلاح کنند.
پتانسیل این ابداع بسیار جالب است. به عنوان مثال شکلی از آن در آینده می تواند روزی به عنوان یک حسگر تشعشعی بادوام و برگشت پذیر برای محیط‌های خشن استفاده شود.
این تیم امیدوار است که این شیشه را بیشتر توسعه دهد و از آن به عنوان سکوی پرشی برای ساخت شیشه های دیگری که توانایی خود ترمیمی مشابهی دارند، استفاده کنند.
کانگ می گوید: در حرکتی رو به جلو، هدف گروه تحقیقاتی جدید من توسعه سرامیک های جدید ناشی از تابش همراه با روش های اندازه گیری ریزساختاری و نوری درجا به عنوان مسیری برای تحقق سکوهای نوری سبک وزن فوق العاده سریع است. پژوهش های من تحت موضوع یکپارچه اثرات تابش در سرامیک های کالکوژنیدی چنین نتیجه موثری را به دست آورده است.
این پژوهش در مجله Materials Research Society منتشر شده است.
