المعدن السائل يعيد تشكيل الإلكترونيات بعملية تصنيع جديدة مدهشة

تُمثّل طريقة جديدة ومبتكرة قفزة نوعية في كيفية تصنيع المكونات الإلكترونية على النطاق النانوي، حيث تُقدّم هذه الطريقة بديلاً أسرع وأرخص وأكثر موثوقية مقارنة بالطرق التقليدية لتصنيع الشرائح الإلكترونية. وقد تم تطوير هذا النهج الفريد على يد فريق بحثي من جامعة ولاية نورث كارولاينا، ويعتمد على استخدام معدن سائل قادر على التشكّل الذاتي لتكوين هياكل دقيقة ووظيفية.
عملية التصنيع
تبدأ هذه العملية باستخدام سبيكة معدنية خاصة تُعرف بـ"معدن فيلد"، وهي مزيج من الإنديوم والبزموت والقصدير. عند وضع المعدن السائل بجوار قالب معين وتعريضه للأكسجين، تتكوّن طبقة رقيقة من الأكسيد على سطحه. بعد ذلك، يتم إدخال محلول من الروابط الكيميائية (ligands) الذي يسحب أيونات المعدن من تلك الطبقة.
بفضل تأثير العمل الشعري (capillary action)، تعمل هذه الأيونات ككتل بناء مغناطيسية صغيرة، حيث تتدفق عبر القنوات الموجودة في القالب لتشكّل هياكل منظمة تُشبه الأسلاك. ما يميز هذا المعدن السائل هو بساطة وكفاءة العملية.
تفوق على الطرق التقليدية
تتطلب تقنيات تصنيع الشرائح التقليدية عشرات الخطوات المعقدة، وغالباً ما تكون بتكلفة باهظة ونسبة عالية من العيوب. في المقابل، تُنتج هذه الطريقة هياكل متجانسة للغاية مع تقليل الهدر إلى الحد الأدنى؛ وذلك ببساطة، عن طريق تشكيل المادة في داخل القالب. بمجرد تكوين الهياكل، يتم تسخينها إلى درجة حرارة تصل إلى 600 درجة مئوية، مما يؤدي إلى دمج المادة في أسلاك شبه موصلة قوية.
الابتكار في التوصيل الكهربائي
بعد التسخين، تتكوّن طبقة طبيعية من الجرافين تُعزّز التوصيلية الكهربائية وتمنع تدهور المكونات. وقد نجح الباحثون حتى الآن في تصنيع صمامات ثنائية (diodes) وترانزستورات بأسلاك يبلغ قطرها 44 نانومتراً فقط — وهو حجم صغير بما يكفي لتلبية متطلبات الإلكترونيات المتقدّمة.
تضيف طبقة الجرافين بُعداً جديداً من المرونة، حيث تُتيح للفريق ضبط الخصائص الكهربائية للمكونات لتطبيقات محددة، بما في ذلك الإلكترونيات البصرية (optoelectronics). إلى جانب قدراتها التقنية، تتميز طريقة المعدن السائل بقابليتها للتوسّع.
إمكانات واعدة للإنتاج الضخم
من خلال تعديل حجم القالب، يُمكن للمصنّعين إنتاج مجموعات كبيرة من الأجهزة النانوية بتكلفة أقل بكثير مقارنةً بالأساليب الحالية. وبالرغم من أن هذه التقنية لا تُنافس بعد الدقة الذرية التي تحققها شركات عملاقة مثل TSMC، فإن إمكاناتها للإنتاج الضخم والعائد المرتفع قد تجعلها تقنية ثورية.
مع تزايد الطلب في صناعة الإلكترونيات على مكونات أسرع وأصغر وأكثر كفاءة، قد تكون هذه العملية المبتكرة المفتاح لمواجهة تلك التحديات المستقبلية.

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

القناة الثالثة والعشرون

منذ 17 ساعات

• القناة الثالثة والعشرون

"أدلة" على وجود حياة خارج كوكب الأرض.. وعلماء يشككون

تعاود دراسات جديدة النظر في اكتشاف آثار محتملة لنشاط بيولوجي خارج النظام الشمسي أعلنه فريق أميركي بريطاني في نيسان/أبريل، ما يؤشر إلى أنّ هذه الأدلة على وجود حياة خارج المجموعة الشمسية ليست "واعدة" بشكل كبير. "علامات حيوية" في الشهر الفائت، أثار علماء فلك ضجة عندما نشروا في مجلة "ذي أستروفيزيكل جورنال ليترز" نتائج عمليات مراقبة "كاي 2-18 ب"، وهو كوكب خارجي يقع على مسافة 124 سنة ضوئية من الأرض، في كوكبة الأسد. وباستخدام تلسكوب جيمس ويب، أكّد العلماء أنّهم رصدوا في الغلاف الجوي للكوكب مؤشرات إلى وجود مركبات كيميائية تُعتبر منذ فترة طويلة "علامات حيوية" تؤشر إلى وجود حياة خارج كوكب الأرض. وهذه المركبات هي كبريتيد ثنائي الميثيل (DMS) وثنائي كبريتيد ثنائي الميثيل (DMDS) واللتان تُنتَجان على الأرض بواسطة كائنات حية فقط خصوصا العوالق النباتية. بدوره قال نيكو مادوسودان، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كامبريدج والمعدّ الرئيسي للدراسة "أعتقد أن هذا الاكتشاف هو الأقرب إلى سمة يمكن أن نعزوها إلى الحياة"، مؤكدا ضرورة إجراء مزيد من عمليات المراقبة. اكتشاف غاز الميثان في العام 2023، اكتشف جيمس ويب وجود غاز الميثان وثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي لكوكب "كاي 2-18 بي"، وهو أول اكتشاف من نوعه لكوكب خارج المجموعة الشمسية يقع في "المنطقة الصالحة للسكن"، أي ليس قريبا جدا ولا بعيدا جدا عن نجمه ليكون فيه عنصر أساسي للحياة: المياه السائلة. ورغم أن العلامات كانت أكثر وضوحا هذه المرة، تبقى أقل بكثير من عتبة الأهمية الإحصائية التي يعتبرها العلماء حاسمة للتحقق من صحة الاكتشاف. علماء يشككون ومنذ نشر الدراسة، أبدى عدد من علماء الفلك شكوكهم. وقد عززت هذه الاستنتاجات أعمالا بحثية حديثة لم تخضع بعد لمراجعة من جانب متخصصين. ومن بين الباحثين الذين أعادوا النظر في البيانات اثنان من الطلاب السابقين لمادوسودان، هما لويس ويلبانكس من جامعة ولاية أريزونا، وماثيو نيكسون من جامعة ميريلاند. من خلال استخدام نماذج إحصائية أخرى، "تتبخر التأكيدات بشأن إمكان الكشف عن بصمة بيولوجية"، على ما كتب العلماء في دراسة أولية نُشرت الشهر الماضي. ووسّعوا عدد المواد الكيميائية المحتملة التي يمكن أن تفسّر العلامات التي رصدها جيمس ويب إلى 90 مادة، في مقابل 20 مادة في الدراسة الأساسية. ووفرت أكثر من 50 مادة "نتيجة". وقال نيكسون لوكالة فرانس برس "عندما تكتشف كل شيء، هل تكون قد اكتشفت أي شيء فعليا؟". فيما أكّد الباحثان ضرورة إجراء مزيد من عمليات المراقبة، من دون استبعاد إمكان احتواء الغلاف الجوي لكوكب "كاي2-18 بي"على كبريتيد ثنائي الميثيل. "نقاش سليم" قال مادوسودان لوكالة فرانس برس "هذا النوع من النقاش سليم". والأسبوع الماضي، نشر فريقه دراسته الأولية الخاصة، والتي توسعت فيها أعداد المواد الكيميائية المحتملة إلى 650 مادة. ومن بين النتائج الثلاث الأكثر واعدة يظهر كبريتيد ثنائي الميثيل، ولكن ليس ثنائي كبريتيد ثنائي الميثيل، وهو جانب رئيسي من الإعلان الأولي. وقال ويلبانكس "في غضون شهر، من دون أي بيانات رصدية، أو بيانات مختبرية، أو نماذج جديدة تغيّر تحليلهم بالكامل". في حين تتمكن التلسكوبات من مراقبة الكواكب الخارجية خلال مرورها أمام نجمها، ما يتيح لعلماء الفلك تحليل طريقة قيام الجزيئات بتصفية الأطوال الموجية للضوء الذي يمر عبر غلافها الجوي واستنتاج تركيبها. ودمج فريق من علماء الفيزياء الفلكية من جامعة شيكاغو عمليات المراقبة التي أجراها جيمس ويب للنجم "كاي 2-18 بي" في الأشعة تحت الحمراء القريبة والمتوسطة. فيما لم يعثر على "أي دلالة إحصائية لكبريتيد ثنائي الميثيل وثنائي كبريتيد ثنائي الميثيل"، بحسب دراسة نُشرت الأسبوع الماضي. وباستخدام اختبار إحصائي أساسي، لم يجد عالم الفيزياء الفلكية في جامعة أكسفورد جايك تايلور أي دليل على وجود بصمات حيوية. ورفض مادوسودان هذه الدراسة الأخيرة، مؤكدا أن الاختبار لم يأخذ في الاعتبار الظواهر الفيزيائية التي رصدت. ودافع أيضا عن بحثه، قائلا إنه أصبح "واثقا تماما" منه أكثر مما كان عليه قبل شهر، قبل صدور بيانات جديدة عن "كاي2- 18 بي" المنتظرة في العام المقبل. ويعتبر عدد كبير من العلماء أن التلسكوبات الفضائية قد تتمكن يوما ما من جمع أدلة كافية لتحديد وجود حياة خارج كوكب الأرض. وقال نيكسون "لكن علينا استخدام الأطر القائمة وتجميع (الأدلة) بشكل موثوق بدلا من التسرع في الأمور، كما في هذه الحال خصوصا". انضم إلى قناتنا الإخبارية على واتساب تابع آخر الأخبار والمستجدات العاجلة مباشرة عبر قناتنا الإخبارية على واتساب. كن أول من يعرف الأحداث المهمة. انضم الآن شاركنا رأيك في التعليقات تابعونا على وسائل التواصل Twitter Youtube WhatsApp Google News

صوت لبنان

١٨-٠٤-٢٠٢٥

• صوت لبنان

تطوير "راديو فضائي" للبحث عن أشكال خفيفة للمادة المظلمة

قام فريق دولي من الفيزيائيين بتطوير مادة ثنائية الأبعاد تعتمد على مركب من المنغنيز والبزموت والتيلوريوم، وهي قادرة على إنتاج توهج ضوئي عند تفاعلها مع الأكسيونات. ويصف علماء الفلك تلك الأكسيونات بأنها جسيمات افتراضية من أشكال المادة المظلمة الخفيفة. وسيصبح هذا المركب أساسا لـ"راديو فضائي" قادر على البحث عن آثار الأكسيونات في الفضاء المحيط، وفقا لما أفادت به كلية لندن الملكية. وأوضح ديفيد مارش الباحث في الكلية:" يمكننا الآن تصميم كاشف للمادة المظلمة يكون في جوهره نظيرا فضائيا لراديو السيارات، وسيلتقط الإشارات الصادرة عن المجرة بأكملها وسيبحث تدريجيا عن ترددات نتوقع إيجاد أكسيونات عليها. ومن خلال هذا "الراديو الفضائي" سنتمكن عاجلا أم آجلا من العثور على هذه الجسيمات أو التأكد من عدم وجودها." وأشار الباحثون إلى أن هياكل ثنائية الأبعاد مصنوعة من تيلوريد البزموت والمنغنيز ستشكل أساسا لهذا "الراديو الفضائي"، وسيتميز هذا المركب بخصائص مغناطيسية وكوانتية وبصرية غير عادية، مع إمكانية اختراق نوعين من التناظر الفيزيائي داخله، وهما تناظر التكافؤ وتناظر الزمن. وأضاف الفيزيائيون أن هذه الخصائص تتيح إنشاء تذبذبات مستقرة داخل البلورات تشبه الأكسيونات في خصائصها. وسبق أن حاول العلماء إنشاء ما يسمى بـ" شبه الجسيمات" على شكل الأكيونات في مواد غريبة أخرى، لكنها كانت ضعيفة جدا لدراستها أو استخدامها في البحث عن جسيمات المادة المظلمة الحقيقية. واكتشف الفيزيائيون أنه يمكن تعزيز هذه التذبذبات الكوانتية باستخدام شكل ثنائي الأبعاد من تيلوريد البزموت والمنغنيز يحتوي على بضع طبقات ذرية فقط. وأظهرت التجارب أنه يمكن اكتشاف شبه جسيمات الأكسيون عن طريق توصيل أقطاب كهربائية بغشاء من تيلوريد البزموت والرصاص، وتمرير تيار كهربائي عبره، ومراقبة تذبذباته باستخدام الليزر والمجاهر الذرية. وإذا اصطدم أكسيون حقيقي يشبه جسيما بالكاشف، فسيؤدي ذلك إلى ظهور وميض ضوئي خافت وملحوظ. ويمكن بهذه الطريقة البحث عن جسيمات المادة المظلمة الخفيفة في نطاق كتلة يتراوح بين 0.01 و0.1 إلكترون فولط، وهو مجال لا تغطيه الأدوات العلمية الحالية. ويتوقع العلماء أن هذه البحوث ستقدم إجابة قاطعة خلال 15 عاما حول وجود الأكسيونات بهذه الكتل، كما تشهد العديد من الأرصاد الفلكية. يذكر أن عمليات البحث غير المثمرة عن المادة المظلمة "الثقيلة" دفعت بعلماء الكونيات إلى افتراض أنها قد تتكون من الأكسيونات، وهي جسيمات خفيفة جدا تشبه النيوترينو في الكتلة والخصائص. وفشلت المحاولات الأولى لاكتشافها، لكن قبل خمس سنوات عثر كاشف XENON 1T عن أدلة محتملة على وجودها. وشكك العلماء في هذه النتائج عام 2022 بعد تحليل بيانات أولية واردة من كاشف XENONnT فائق القدرة.

صيدا أون لاين

٢٧-٠٣-٢٠٢٥

• صيدا أون لاين

إنجاز استثنائي لجامعة رفيق الحريري بإحراز طلابها المركزين الأول والثاني في " ASME EFx"

في إنجاز استثنائي يُضاف إلى سجلها الحافل بالتميز، أحرز طلاب كلية الهندسة قسم الميكانيك والميكاترونيكس في جامعة رفيق الحريري، المركزين الأول والثاني في مسابقة تصميم الطلاب (SDC)، ضمن فعاليات" ASME EFx " التي استضافتها جامعة NDU – اللويزة . وتمحورت تحديات المسابقة حول تصميم وتصنيع واختبار جهاز قادر على فرز ونقل الكرات المحمّلة، المصنوعة من مواد وأحجام مختلفة، بسرعة ودقة عالية. وبرغم المنافسة القوية بين ستة فرق من جامعات مرموقة، أثبت طلاب جامعة رفيق الحريري جدارتهم بانتزاع المراكز الأولى، مما يرسّخ مكانة الجامعة كمؤسسة رائدة في الإبتكار الهندسي والتميز الأكاديمي. وشهد الحدث، الذي حمل شعار "الطيران والذكاء الاصطناعي"، مشاركة نخبة من الخبراء، إلى جانب مناقشات علمية ثرية ومسابقات محفّزة، ما وفر للطلاب فرصة مثالية لإستعراض مهاراتهم، وتعزيز التعاون والتعلم المشترك بين الجامعات. ويُعد هذا الفوز ثمرةً للعمل الجاد، والإبداع، وروح الفريق التي يتمتع بها طلاب جامعة رفيق الحريري. كما لعب الطلاب " هادي النعيم، علي عثمان، ومحي الدين الحوت" دورًا مهمًا في دعم الفرق المتنافسة، بمساندتهم المستمرة وتشجيعهم الدائم. وجاء هذا النجاح تحت إشراف الدكتور محمد القادري، المحاضر والمهندس في قسم الهندسة الميكانيكية والهندسة الميكاترونيكس بالجامعة، حيث أسهم توجيهه ودعمه في تحقيق هذا الإنجاز المميز. جامعة رفيق الحريري… حيث يلتقي الإبداع بالتميّز!