گاهی تاریخ علم، مثل یک فیلم معمایی است؛ درست وقتی فکر میکنیم همه چیز را درباره یک «کشف بزرگ» میدانیم، ردّی از یک آزمایش قدیمی بیرون میزند و همه روایتها را به هم میریزد. این بار پای توماس ادیسون وسط است؛ همان مخترعی که انگار همیشه چند قدم جلوتر از زمان خودش راه میرفت.
پژوهش تازهای از دانشگاه رایس میگوید ممکن است ادیسون در سال ۱۸۷۹، بیآنکه خودش بفهمد، چیزی شبیه گرافن ساخته باشد؛ مادهای که امروز به «ماده شگفتانگیز» معروف است و تولید رسمی و جدیاش را معمولاً به ۱۲۵ سال بعد نسبت میدهند.
گرافن ظاهر سادهای دارد: یک ورقه کربن، فقط به ضخامت یک اتم. همین سادگی فریبنده است. چون نتیجهاش ترکیبی از ویژگیهایی است که کنار هم کمتر پیدا میشوند؛ استحکام بالا، وزن کم، انعطافپذیری، و حتی رفتارهایی که آن را به زمین بازی فیزیک کوانتوم و مسیرهایی برای ابررسانایی نزدیک میکند. گرافن برای فناوریهای آینده یک وعده است؛ از الکترونیک سریعتر تا حسگرهای حساستر و مواد پیشرفتهتر.
در روایت کلاسیک، گرافن سال ۱۹۴۷ توسط فیزیکدان کانادایی، فیلیپ والاس، بهصورت نظری توصیف شد و بعد هم در ۲۰۰۴، آندره گیم و کنستانتین نووسلوف توانستند آن را بهطور موفقیتآمیز ایزوله کنند؛ دستاوردی که در نهایت برایشان نوبل فیزیک ۲۰۱۰ را آورد. اما تیم رایس میگوید شاید این داستان یک «پیشدرآمد» فراموششده داشته باشد؛ آن هم در دوران آزمایشهای اولیه لامپهای رشتهای ادیسون.
نکته بامزه ماجرا اینجاست: همانطور که ادیسون احتمالا گرافن را تصادفی ساخته، سرنخ این ادعا هم تصادفی پیدا شده است. یکی از روشهای مهم تولید گرافن در سالهای اخیر، فرآیندی به نام گرمادهی فلش ژول (Flash Joule Heating) است؛ یعنی به یک ماده کربنیِ مقاوم شوک الکتریکی میدهند تا در لحظه به دمای بالای ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد برسد. دمایی که میتواند ساختار کربن را به شکلهای تازهای بازآرایی کند.
لوکاس ادی، دانشمند مواد در دانشگاه رایس، میگوید دنبال این بوده که ببیند سادهترین تجهیز برای اجرای این روش چیست و همان لحظه یادش افتاده لامپهای اولیه اغلب رشتههایی با پایه کربنی داشتهاند. ایده ساده بود، ولی وسوسهکننده: اگر ادیسون در مسیر ساخت لامپ پایدار، ناخواسته همان شرایط شوک و دمای شدید را ایجاد کرده باشد چه؟
برای آزمودن این فرضیه، پژوهشگران رایس سراغ لامپهایی با طراحی نزدیک به نمونههای قدیمی رفتند؛ همان مدلهایی که رشتههای غنی از کربن، از جنس بامبو، در آنها استفاده میشد. سپس لامپها را به منبع برق مستقیم ۱۱۰ ولت وصل کردند و هر بار حدود ۲۰ ثانیه روشن نگه داشتند. بعد، رشتهها زیر ذرهبین رفتند؛ دقیق، وسواسی، مثل کسی که دنبال ردّ یک راز در حاشیه دفترچه آزمایشگاه است.
زیر میکروسکوپ، تغییر رنگ رشتهها به چشم آمد؛ خاکستری به نقرهای. همین نشانه ظاهری کافی نبود، پس سراغ طیفسنجی رفتند. نتیجه؟ بخشهایی از رشته واقعاً به گرافن تبدیل شده بود. نه در مقیاس صنعتی، نه در قالب ورقههای تمیز آزمایشگاهی امروزی؛ اما به اندازهای واضح که بتوان گفت فرآیند، به تولید گرافن رسیده است.
البته این گرافن احتمالاً عمر کوتاهی داشته. اگر بعد از همان پالسهای کوتاه، از روی رشته جدا نمیشده، با ادامه استفاده از لامپ دوباره به چیزی معمولیتر تبدیل میشده: گرافیت. درست مثل این که یک لحظه طلا جلوی چشمت برق بزند و بعد دوباره به سنگ برگردد.
حتی اگر ادیسون متوجه میشد چه ساخته، در آن مقطع تاریخی بعید بود کاربردی برایش پیدا کند. نه ابزارهای اندازهگیری امروز وجود داشت، نه اکوسیستم فناوری نانو و الکترونیک پیشرفتهای که حالا برای گرافن صف کشیده. با این حال، ارزش این داستان جای دیگری است: یادآوری اینکه ممکن است در آزمایشهای قدیمی، چیزهایی پنهان مانده باشد که آن زمان «دیده» نشدهاند.
جیمز تور، شیمیدان دانشگاه رایس، میگوید اینکه ادیسون میتوانسته گرافن تولید کند، کنجکاوی را تحریک میکند؛ درباره اینکه چه اطلاعات دیگری در دل آزمایشهای تاریخی دفن شده است. اگر پیشگامان علم امروز کنار ما در آزمایشگاه بودند، چه سوالهایی میپرسیدند؟ و ما با عینک فناوری مدرن، از بازخوانی کارهایشان چه پاسخهایی میتوانیم بیرون بکشیم؟ شاید وقتش رسیده بعضی از اسطورههای علمی را نه فقط ستایش کنیم، بلکه دوباره «بازآزمایی» کنیم.
