هل سبق إديسون عصره بـ125 عامًا في ابتكار مادة ثورية؟
يُعرف المخترع توماس إديسون بأنه سابق لعصره، وقد تضيف دراسة جديدة فصلًا آخر إلى سجل إنجازاته المذهلة، إذ يقترح باحثون من جامعة رايس أنه ربما أنتج، دون قصد، مادة الجرافين عام 1879، وهي مادة تُوصف بالمعجزة، ولم تُصنع رسميًا إلا بعد نحو 125 عامًا.
ما الجرافين؟
الجرافين مادة بسيطة في تركيبها، لكنها استثنائية في خصائصها. فهي تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون المرتبة في شبكة سداسية، وتمتاز بصلابتها الفائقة، وخفة وزنها، ومرونتها، وقدرتها العالية على توصيل الكهرباء، وتُعد منصة مثالية لدراسة الظواهر الكمومية الفريدة.
تنبأ الفيزيائي الكندي فيليب والاس بإمكانية وجود الجرافين عام 1947، ونجح الفيزيائيان أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف في فصله عام 2004، وهو الإنجاز الذي منحهما جائزة نوبل في الفيزياء عام 2010. لكن الدراسة الجديدة تشير إلى أن إديسون ربما سبقهما إلى إنتاجه دون أن يدرك ذلك.
اكتشاف بالصدفة
من المفارقات أن إنتاج إديسون للجرافين كان على الأرجح بمحض الصدفة. إحدى الطرق الحديثة لإنتاج الجرافين تُعرف باسم تسخين فلاش جول، وتعتمد على تمرير تيار كهربائي قوي عبر مادة كربونية غير موصلة، ما يحول الطاقة الكهربائية إلى حرارة قد تصل إلى 2000 درجة مئوية.
يقول عالم المواد لوكاس إيدي من جامعة رايس: «كنت أبحث عن أصغر وأبسط قطعة معدات يمكن استخدامها في تقنية تسخين فلاش جول، فتذكرت أن مصابيح إديسون الأولى كانت تعتمد غالبًا على خيوط رفيعة من الكربون».
اختبار الفرضية
لاختبار هذه الفكرة، استخدم فريق جامعة رايس مصابيح مشابهة لتلك التي صنعها إديسون، مزودة بخيوط من الخيزران المكربن، وهي الخيوط التي كانت تُستخدم قبل اعتماد خيوط التنجستن.
وصل الباحثون المصابيح بمصدر طاقة بجهد 110 فولت، وشغلوها مدة عشرين ثانية في كل تجربة، ثم فحصوا الخيوط بعد كل تشغيل باستخدام أدوات تحليل دقيقة.
ماذا وجد الباحثون؟
لاحظ الفريق تحت المجهر أن لون الفتيلة تغيّر من الرمادي إلى الفضي، وأكد التحليل الطيفي أن أجزاءً منها تحولت إلى الجرافين. لكن هذا الجرافين لم يكن مستقرًا لفترة طويلة، إذ كان لا بد من كشطه عن الفتيلة بعد فترات تشغيل قصيرة للاحتفاظ به، وإلا فإنه مع استمرار تشغيل المصباح كان يتحول تدريجيًا إلى الغرافيت.
وحتى لو أدرك إديسون أنه نجح في إنتاج الجرافين، فمن المرجح أنه لم يكن ليجد له فائدة تُذكر في ذلك الوقت. ومع ذلك، يثير هذا الاكتشاف تساؤلات مثيرة حول التجارب العلمية التاريخية وما قد تكون أخفته من اكتشافات لم يدركها أصحابها.
ويقول الكيميائي جايمس تور من جامعة رايس: «إن اكتشاف احتمال إنتاج إديسون للجرافين قبل أكثر من قرن يثير الفضول بشأن ما قد يكون مدفونًا في التجارب العلمية القديمة. فما الأسئلة التي كان سيطرحها أسلافنا لو استطاعوا الانضمام إلينا في المختبرات اليوم؟ وما الذي يمكننا اكتشافه عندما نعيد قراءة أعمالهم بعين العلم الحديث؟».