قد تبدو فكرة الزجاج القابل لإصلاح نفسه وكأنها فكرة من أحد أفلام الخيال العلمي، لكن الأبحاث الجديدة التي أجرتها جامعة سنترال فلوريدا (UCF) تكشف أن هذه الفكرة أصبحت حقيقة.

زجاج خاص يصلح نفسه بواسطة إشعاع الجاما 

تكشف هذه الدراسة الرائدة، التي نُشرت في مجلة Materials Research Society Bulletin، كيف يمكن لنوع خاص من الزجاج أن يصلح نفسه بعد تعرضه للتلف بسبب إشعاع الجاما.

وجد الباحثون أنه عندما يتعرض زجاج الشالكوجينيد، المصنوع من الجرمانيوم والأنتيمون والكبريت، لإشعاع جاما - مثل النوع الموجود في الفضاء - فإنه ينشأ عنه عيوب صغيرة، ومن المثير للإعجاب أن هذه العيوب تصلح نفسها تلقائياً مع مرور الوقت في درجة حرارة الغرفة، حيث تجعل هذه القدرة على الإصلاح الذاتي الزجاج مثالياً للاستخدام في الأجهزة والأدوات التي تعمل في البيئات القاسية، مثل بعثات الفضاء أو المرافق المشعة.

كيفية صنع الزجاج القادر على إصلاح نفسه 

قامت الأستاذة ريتشاردسون وفريقها في جامعة UCF بقياس وخلط المواد الخام بعناية لصنع زجاج الشالكوجينيد، حيث أذابوا المواد في فرن خاص لتجنب التلوث من الرطوبة أو الأكسجين أو مواد أخرى، وبعد الصهر، تم تشكيل الزجاج إلى شرائح رقيقة في معهد MIT.

كيف يصلح هذا الزجاج الخاص نفسه 

أظهرت الدراسة أن الزجاج يمكن أن يصلح نفسه بعد التعرض لإشعاع جاما، وذلك بفضل الذرات الكبيرة والروابط الضعيفة في تركيبته، وعندما يتعرض الزجاج للإشعاع، تتشوه هذه الروابط أو تنكسر، ومع مرور الوقت، تسترخي الروابط وتتشكل من جديد، مما يعمل على إصلاح الزجاج بشكل فعال.

تُعد هذه الخاصية قيمة خاصة لأنظمة الأشعة تحت الحمراء، والتي تُعد أساسية في مجالات متعددة ولكنها أصبحت باهظة الثمن ونادرة، ولذلك يقدم زجاج الشالكوجينيد بديلاً أرخص وأكثر مرونة من المواد التقليدية مثل الجرمانيوم.

وشرحت ريتشاردسون: "يبحث الناس بشكل متزايد عن زجاجات ذات شفافية ضوئية مماثلة للبلورات مثل الجرمانيوم والتي يمكن هندستها من حيث التركيب والخصائص لتُستخدم في التطبيقات التي قد يُستخدم فيها الجرمانيوم".

تضمنت الدراسة جهداً تعاونياً كبيراً، حيث لعب ميونغكو كانغ، وهو عالم بحوث سابق في UCF والآن في كلية الهندسة Inamori في جامعة Alfred، دوراً حاسماً في تحليل الخصائص البصرية للزجاج قبل وبعد التعرض للإشعاع.

يفتح نجاح هذا البحث الأبواب لمزيد من الاستكشاف في أنواع أخرى من زجاج الشالكوجينيد القابلة للإصلاح ذاتياً، ويهدف فريق البحث الجديد إلى تطوير السيراميك المتقدم والمواد البصرية التي يمكن أن تتحمل الظروف القاسية.

يُعد هذا الاكتشاف للزجاج القابل للإصلاح ذاتياً تقدماً كبيراً في علم المواد، لأن قدرة زجاج الشالكوجينيد على إصلاح نفسه بعد تلف الإشعاع تجعله مادة واعدة للتكنولوجيات المستقبلية، خاصةً في استكشاف الفضاء والبيئات المشعة.