بلازما باردة تقدم آفاق مبتكرة لإنتاج مركبات الكوبالت 2025

تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت يُعد نقلة نوعية في مجال الكيمياء المتطورة، إذ حقق علماء روس سابقة عالمية بتطبيق هذه الطريقة لأول مرة. كشفت وزارة العلوم والتعليم العالي الروسية عن هذا النجاح، الذي نشأ من جهود مشتركة بين باحثين في أباتيتي وموسكو، للتعامل مع مواد معقدة بأسلوب جديد. يمهد هذا الإنجاز لصناعة عناصر وظيفية دقيقة، خاصة فيريت الكوبالت كمثال بارز، مما يدعم الصناعات المتنوعة بفعالية أكبر.

دور الفرق البحثية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

ساهم في هذا الإنجاز باحثون من جهازين علميين رئيسيين؛ الأول معهد كيمياء وتكنولوجيا العناصر النادرة والمواد الخام المعدنية التابع لمركز كولا العلمي لدى الأكاديمية الروسية للعلوم في أباتيتي، والثاني معهد التخليق البتروكيميائي في موسكو. اهتم الفريقان بتوظيف بلازما باردة نسبيًا لمعالجة ملح مزدوج معقد بصيغة [Fe(CN)₆]، المسمى هكسا سيانوكوبالتات (III) لهكسا أمين الحديد (II). يتميز هذا الملح بتوزيع متوازن لكلا العنصرين الكوبالت والحديد، مما يناسبه تمامًا لإيجاد أكاسيد مزدوجة بنسب دقيقة السيطرة. بحث العلماء تأثير العلاج البلازمي على انحلال الملح؛ كما درسوا دوره في بناء فيريت الكوبالت CoFe₂O₄، الذي يمثل أكسيدًا مدمجًا يجمع العنصرين بكفاءة عالية.

سبب تفوق التقنية البلازمية في تخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

تعتمد الإجراءات التقليدية على التسخين لتحلل الأملاح المزدوجة المعقدة، حيث تتفكك الروابط العضوية ويتبدل المعدن إلى أكاسيد أو خلائط؛ ومع ذلك، تواجه تحديات عديدة، منها درجات الحرارة الشديدة، والأوقات الطويلة للمعالجة، إضافة إلى عدم التأكيد على تشكيل هيكل بلوري منتظم. أما البلازما الباردة، فتوفر بدائل أمثل، إذ تقطع الروابط التناسقية دون حرارة مفرطة، وتعجل الردود الكيميائية بشكل كبير، مع خفض الطاقة المستهلكة إلى أدنى حد ممكن. طبق الباحثون تفريغًا حاجزًا لتوليد البلازما بقوة 100 واط، مما أدى إلى زوال لون الملح الأولي بعد جولتين كل واحدة عشر دقائق مع تحريك مستمر. أظهرت التحاليل انبعاث تفاعل حراري إكزوثرمي عند حوالي 230 درجة مئوية، تلاها ثبات عند 125 درجة، مما يثبت أن البلازما تفعل التفاعل دون حرارة مستمرة عالية أو اكتمال الهيكل الأكسيدي في البداية. لتوضيح التغييرات الحرارية الرئيسية، إليك جدولًا مبسطًا:

تطبيقات النتائج العملية لتخليق بلازمي لمركبات الكوبالت

تلقت العينات بعد العلاج البلازمي تسخينًا تكميليًا من 300 إلى 1000 درجة مئوية، حيث اكتملت تبلور بنية فيريت الكوبالت CoFe₂O₄ أحادية الطور عند 900 و1000 درجة. أكدت الوزارة الروسية أن دمج هذه الطريقة مع السخونة اللاحقة يتيح إنتاج الفيريت بدقة رفيعة وبنية صلبة، في شروط أقل قسوة مقارنة بالطرق الصناعية أو المخبرية التقليدية، مع تقليل الشوائب العضوية ورفع كفاءة الطاقة. تشدد الدراسة على دور الأملاح المعقدة كأساس لصناعة مواد حديثة، مع إمكانات التقنيات البلازمية في إنتاج أنظمة أكسيدية ذات تركيبات معقدة وصفات محددة بدقة. من بين العيوب البارزة في الطرق القديمة، نذكر النقاط التالية:

• الاعتماد على درجات حرارة عالية جدًا.
• أوقات معالجة ممتدة غير منتجة.
• صعوبة في ضمان هيكل بلوري موحد.
• تفكك غير مسيطر على الروابط العضوية.
• استهلاك طاقة مرتفع يرفع التكاليف الإجمالية.

يُظهر هذا التقدم الروسي كيف يعيد الابتكار تشكيل صناعة المواد المتطورة، مما يمهد لتوسعات في الإلكترونيات والطاقة والاستخدامات المغناطيسية.