بلازما باردة.. آفاق مبتكرة لإنتاج مركبات الكوبالت في 2025

تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت يمثل خطوة ثورية في عالم الكيمياء المتقدمة، حيث نجح علماء روس لأول مرة في تطبيق هذه التقنية بنجاح عالمي. أعلنت وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية عن هذا الإنجاز، الذي جاء نتيجة تعاون بين باحثين في مدينتي أباتيتي وموسكو، لمعالجة مركبات معقدة بطريقة مبتكرة. يفتح هذا الاكتشاف أبوابًا جديدة لإنتاج مواد وظيفية دقيقة، مع التركيز على فيريت الكوبالت كمثال رئيسي، مما يعزز القدرات الصناعية في مجالات متعددة.

دور الفرق البحثية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

شارك في هذا الإنجاز علماء من مؤسستين علميتين بارزتين؛ الأولى هي معهد كيمياء وتكنولوجيا العناصر النادرة والمواد الخام المعدنية باسم إ. ف. تانانايف، التابع لمركز كولا العلمي للأكاديمية الروسية للعلوم في أباتيتي، والثانية معهد التخليق البتروكيميائي باسم أ. ف. توبتشيف في موسكو. ركز الفريقان على استخدام بلازما منخفضة الحرارة لمعالجة ملح معقد مزدوج ذي الصيغة [Fe(CN)₆]، المعروف علميًا بهكسا سيانوكوبالتات (III) لهكسا أمين الحديد (II). يبرز هذا الملح بتوزيع متساوٍ لجزيئات الكوبالت والحديد، مما يجعله مثاليًا لإنتاج أكاسيد ثنائية المعادن بنسب محكمة التحكم. سعى الباحثون إلى فحص كيفية تأثير المعالجة البلازمية على عملية تفكك هذا الملح، ودورها في تشكيل فيريت الكوبالت بالصيغة CoFe₂O₄، الذي يُعد أكسيدًا معقدًا يجمع بين الكوبالت والحديد بطريقة فعالة.

لماذا تفوقت التقنية البلازمية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

تعتمد الطرق التقليدية على التسخين لتحليل الأملاح المعقدة المزدوجة، حيث تفقد الروابط العضوية ويتحول المعدن إلى أكاسيد أو مركبات مختلطة؛ إلا أنها تواجه صعوبات كبيرة، مثل الحاجة إلى درجات حرارة عالية جدًا، وفترات معالجة تمتد لساعات طويلة، بالإضافة إلى عدم ضمان تشكل بنية بلورية موحدة. في المقابل، تقدم البلازما منخفضة الحرارة حلولاً أفضل، إذ تكسر الروابط التناسقية دون تسخين زائد للمادة، وتسرع التفاعلات الكيميائية بشكل ملحوظ، مع تقليل الاستهلاك الطاقي إلى حد كبير. استخدم الباحثون تفريغًا حاجزيًا لإنشاء هذه البلازما عند قدرة 100 واط، مما أدى إلى اختفاء لون الملح الأصلي تمامًا بعد دورتين مدة كل منهما عشر دقائق مع خلط دوري. أظهرت القياسات إطلاق تفكك حراري طارد للحرارة عند 230 درجة مئوية تقريبًا، ثم استقرار الحرارة عند 125 درجة، مؤكدة أن البلازما تبدأ التفاعل الكيميائي دون الحاجة إلى ارتفاع حراري مستمر أو اكتمال البنية الأكسيدية في تلك المرحلة الأولية.

تطبيقات عملية لنتائج تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

بعد المعالجة البلازمية، خضعت العينات لتسخين إضافي بين 300 و1000 درجة مئوية، حيث تبلورت البنية الأحادية الطور لفيريت الكوبالت CoFe₂O₄ بشكل كامل عند 900 و1000 درجة. أكدت الوزارة الروسية أن دمج هذه الطريقة مع التسخين اللاحق يسمح بتصنيع الفيريت بدقة عالية وبنية محكمة، في ظروف أقل حدة من الإجراءات التقليدية الصناعية أو المخبرية، مع تقليل البقايا العضوية وزيادة كفاءة الطاقة. تشير الدراسة إلى إمكانية استخدام الأملاح المعقدة كمكونات أساسية لإنتاج مواد متقدمة، مع وعد التقنيات البلازمية في صناعة أنظمة أكسيدية ذات هياكل معقدة وخصائص محددة بدقة.

• الحاجة إلى درجات حرارة مرتفعة في الطرق التقليدية.
• فترات معالجة طويلة غير فعالة.
• عدم ضمان تكوّن طور بلوري متجانس.
• فقدان الروابط العضوية بطريقة غير متحكم فيها.
• استهلاك طاقة عالٍ يزيد التكاليف.

يبقى هذا التقدم دليلاً على كيف يمكن للابتكار الروسي أن يغير مسار تصنيع المواد المتقدمة، مما يفتح آفاقًا في الإلكترونيات والطاقة والتطبيقات المغناطيسية.