أكسيد فاناديوم ثنائي

ثاني اكسيد الڤاناديوم له أهمية في تطبيقات مفاتيح التشغيل والتعطيل الكهربية والبصرية فائقة السرعة، بفضل الانتنطق الطوري الفريد لتلك المادة بين الحالتين المعدنية والعازلة، حيث تنخرط مجموعة أطوار متنافسة. ودراسة الشعاعات النانوية لبلورة مفردة من ثاني أكسيد الڤاناديوم ـ في نظامقد يكون فيه الانتنطق بين طوري المعدن والعازل محكومًا بضبط درجة الحرارة والانفعال ـ تُبرِز «النقطة الثلاثية» المراوِغة سابقًا، وهي درجة حرارة الانتنطق التي عندها يوجد طور معدني، وطوران عازلان معًا ـ وهي 65 درجة مئوية. والمواد المترابطة الأخرى ـ وتضم المانجانيت والبنيكتايد ـ لها انتنطقات طورية حرجة الانفعال، غير مفهومة جيدًا، تضم مكونات متعددة. ويُظْهِر هذا العمل طريقةً ينبغي حتى تكون قابلة للتطبيق واسع النطاق في مثل هذه الأحوال.

في أكتوبر عام 2013، ابتكر فهماء من كلية العلوم التطبيقية والهندسية التابعة لجامعة هارڤرد الأمريكية، طلاء حديث من ثاني أكسيد الڤاناديوم، يجعل المادة التي تطلى فيه تظهر أبرد مما هي في الواقع. أثناء إجراء التجارب في المختبر وضع فريق من الباحثين المادة المطلية على قاعدة الإحماء وراقب تغير لونها مع تزايد درجة حرارة القاعدة. كانت نتائج التجربة طبيعية في البداية ثم وقع شيء غريب حينما انخفض مستوى الإشعاع الحراري وازرقت صورة المادة على شاشة المنظار الحراري عند ازدياد درجة حرارتها إلى 80 درجة مئوية، وعند درجة 85 درجة كانت صورة المادة أبرد مما كانت عليه في البداية. يؤمن طلاء رقيق من ثاني أكسيد الڤاناديوم، حدوث هذه الظاهرة. كما تتمتع هذه المادة بتغير مواصفاتها الكهربائية من العازلة إلى الموصلة. ادرك رئيس المختبر فورا حتى العسكريين سيهتمون بهذه المادة المخادعة اهتماما كبيرا لأنه مثلا طالما طلاء آلية ما بغشاء من ثاني أكسيد الفناديوم سيعمل هذا الغشاء على تمويهها في الوسط الخارجي وستكون غير مرئية للمناظر الحرارية. إضافة إلى استخدام هذه المادة في الشأن العسكري قد يستعمل ثاني أكسيد الفناديوم لتعجيل أوإبطاء العمليات الخاصة بتسخين بعض الاليات ، بما في ذلك الأقمار الصناعية. تتلخص أبرز مساهمة لفهماء مدرسة هارفارد في اكتشاف بنى النانوالتي تتكون بطريقة طبيعية أثناء تحول ثاني أكسيد الفناديوم من وضعه العازل للكهرباء إلى الوضع الموصل لها. يمكن استعمال هذه البنى للتحكم في مواصفات المادة على مستوى حديث مبدئيا مثلا لتخفيض الإشعاع الحراري عند ازدياد درجة الحرارة. يشير أحد فهماء الفريق إلى صعوبة بالغة في إنشاء بنية النانوالثلاثية الأبعاد داخل مادة ما بطريقة صناعية، بينما في حالة ثاني أكسيد الڤاناديوم قدمت الطبيعة للفهماء هدية تمكنهم من فتح مجال حديث في العلوم التطبيقية عن طريق إضفاء مواصفات يرغبون فيها على هذه المادة.