بلازما باردة.. آفاق مبتكرة في إنتاج مركبات الكوبالت 2025

تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت يمثل خطوة متقدمة في عالم الكيمياء الحديثة، حيث نجح باحثون روس في تحقيق إنجاز عالمي بتجريب هذه الطريقة للمرة الأولى. أعلنت وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية عن هذا التحول، الذي جاء نتيجة تعاون بين متخصصين في أباتيتي وموسكو، للتعامل مع المواد المعقدة بطريقة مبتكرة. يفتح هذا الاكتشاف أبوابًا أمام إنتاج مكونات دقيقة الوظيفة، ويبرز فيريت الكوبالت كمثال رئيسي يعزز الصناعات المختلفة بكفاءة أعلى.

دور الفرق البحثية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

شارك في هذا الإنجاز علماء من مؤسستين بحثيتين أساسيتين؛ الأولى هي معهد كيمياء وتكنولوجيا العناصر النادرة والمعادن الخام التابع لمركز كولا العلمي في الأكاديمية الروسية للعلوم بأباتيتي، والثانية معهد التخليق البتروكيميائي بموسكو. ركز الجهود على استخدام بلازما باردة نسبيًا لمعالجة ملح مزدوج معقد يحمل الصيغة [Fe(CN)₆]، المعروف بهكسا سيانوكوبالتات (III) لهكسا أمين الحديد (II). يتمتع هذا الملح بتوازن مثالي بين الكوبالت والحديد، مما يجعله أداة مثالية لإنتاج أكاسيد مزدوجة بنسب محكومة بدقة. درس المتخصصون كيف يؤثر العلاج البلازمي على تدهور الملح؛ كذلك، تحققوا من دوره في تشكيل فيريت الكوبالت CoFe₂O₄، وهو أكسيد مدمج يربط العنصرين بفعالية فائقة.

لماذا تفوقت التقنية البلازمية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

تعتمد الطرق التقليدية على تسخين الأملاح المزدوجة المعقدة لتحللها، حيث تنفصل الروابط العضوية ويتحول المعدن إلى أكاسيد أو مزيج؛ غير أنها تواجه عقبات كبيرة، مثل الحرارة الشديدة، والفترات الطويلة للمعالجة، بالإضافة إلى عدم الضمان في تشكيل تركيب بلوري منتظم. أما البلازما الباردة، فتقدم حلولاً أفضل، إذ تكسر الروابط التناسقية بدون حرارة زائدة، وتسرع التفاعلات الكيميائية بشكل ملحوظ، مع تقليل الطاقة المطلوبة إلى أقصى حد. استخدم الباحثون تفريغًا حاجزيًا لإنتاج بلازما بقوة 100 واط، مما أزال لون الملح الأصلي بعد جولتين مدت كل منهما عشر دقائق مع التحريك الدائم. أظهرت الدراسات إصدار تفاعل حراري إكزوثرمي عند 230 درجة مئوية تقريبًا، يليه استقرار عند 125 درجة، مما يؤكد أن البلازما تثير التفاعل دون حرارة مستمرة مرتفعة أو اكتمال التركيب الأكسيدي مبكرًا. لتوضيح التحولات الحرارية الرئيسية، يلي جدول مبسط:

تطبيقات عملية لنتائج تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

تعرضت العينات لتسخين إضافي بعد العلاج البلازمي من 300 إلى 1000 درجة مئوية، حيث اكتمل تبلور هيكل فيريت الكوبالت CoFe₂O₄ أحادي الطور عند 900 و1000 درجة. أكدت الوزارة الروسية أن دمج هذه التقنية مع التسخين اللاحق يسمح بإنتاج الفيريت بدقة عالية وبنية قوية، في ظروف أقل صرامة مقارنة بالإجراءات الصناعية أو المخبرية القديمة، مع تقليص الشوائب العضوية وزيادة كفاءة الطاقة. تركز الدراسة على أهمية الأملاح المعقدة كقاعدة لصنع مواد معاصرة، مع إمكانيات الطرق البلازمية في إنتاج أنظمة أكسيدية ذات تركيبات معقدة وخصائص محددة بدقة. بين العوائب الرئيسية للطرق التقليدية، نجد:

• الاعتماد على حرارة شديدة للغاية.
• فترات معالجة طويلة وغير فعالة.
• تحدي في الحصول على تركيب بلوري متسق.
• انفصال غير محكوم للروابط العضوية.
• استهلاك طاقة كبير يزيد من التكاليف الكلية.

يبرز هذا التقدم الروسي كيف يعيد الابتكار صياغة قطاع المواد المتقدمة، مما يدفع نحو تطبيقات واسعة في الإلكترونيات والطاقة والمجالات المغناطيسية.