صفائح معدنية أرق من الشعرة

طور باحثون من الأكاديمية الصينية للفيزياء تقنية جديدة لإنتاج صفائح معدنية أرق من شعرة الإنسان، يصل سمكها إلى بضع ذرات فقط، مصنوعة من معادن مثل البزموت، والغاليوم، والإنديوم، والقصدير، والرصاص، وتتمتع بخصائص توصيل كهربائي استثنائية، ما يجعلها مثالية للاستخدامات المستقبلية في التكنولوجيا المتقدمة.
وقال غوانغيو زانغ، من الأكاديمية، والباحث الرئيسي في الدراسة: «تتيح الطريقة الجديدة، إنتاج صفائح معدنية مستقرة في الهواء بأبعاد أكبر من 100 ميكرومتر، وهو تحسن ملحوظ مقارنة بالتقنيات السابقة التي كانت تعتمد على أساليب أكثر تعقيداً وارتفاعاً في التكلفة».
وأضاف: «تعتمد التقنية الجديدة على استخدام مكبس هيدروليكي لضغط المعادن إلى سُمك ذري، بتسخين قطرة من المعدن بين الياقوت وضغطها أثناء تبريدها، ما يسمح بإنتاج صفائح معدنية كبيرة الحجم مقارنة بالحجم الذي كان بالإمكان الحصول عليه باستخدام طرق تقليدية».
وأوضح «الصفائح المعدنية الفائقة الرقة تتمتع بخصائص كهربائية غير مسبوقة نتيجة للظاهرة المعروفة باسم الحبس الكمومي، إذ يؤدي تقليص السمك إلى هذا الحد إلى تغيير سلوك المواد بشكل جوهري، إلا أن التحدي الأكبر يكمن في الحفاظ على استقرار هذه المواد عند أبعاد ميكرومترية أو أكبر، إذ تميل الذرات إلى التفاعل والتأكسد بسهولة في الهواء».
هذا الإنجاز العلمي يعد خطوة مهمة نحو المستقبل، إذ تتيح هذه المواد الجديدة إمكانيات غير محدودة لدمجها مع تقنيات أخرى، ما يسهم في تقدم الصناعات الإلكترونية والضوئية في السنوات القادمة.

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

صحيفة الخليج

١٧-٠٣-٢٠٢٥

• صحيفة الخليج

صفائح معدنية أرق من الشعرة

طور باحثون من الأكاديمية الصينية للفيزياء تقنية جديدة لإنتاج صفائح معدنية أرق من شعرة الإنسان، يصل سمكها إلى بضع ذرات فقط، مصنوعة من معادن مثل البزموت، والغاليوم، والإنديوم، والقصدير، والرصاص، وتتمتع بخصائص توصيل كهربائي استثنائية، ما يجعلها مثالية للاستخدامات المستقبلية في التكنولوجيا المتقدمة. وقال غوانغيو زانغ، من الأكاديمية، والباحث الرئيسي في الدراسة: «تتيح الطريقة الجديدة، إنتاج صفائح معدنية مستقرة في الهواء بأبعاد أكبر من 100 ميكرومتر، وهو تحسن ملحوظ مقارنة بالتقنيات السابقة التي كانت تعتمد على أساليب أكثر تعقيداً وارتفاعاً في التكلفة». وأضاف: «تعتمد التقنية الجديدة على استخدام مكبس هيدروليكي لضغط المعادن إلى سُمك ذري، بتسخين قطرة من المعدن بين الياقوت وضغطها أثناء تبريدها، ما يسمح بإنتاج صفائح معدنية كبيرة الحجم مقارنة بالحجم الذي كان بالإمكان الحصول عليه باستخدام طرق تقليدية». وأوضح «الصفائح المعدنية الفائقة الرقة تتمتع بخصائص كهربائية غير مسبوقة نتيجة للظاهرة المعروفة باسم الحبس الكمومي، إذ يؤدي تقليص السمك إلى هذا الحد إلى تغيير سلوك المواد بشكل جوهري، إلا أن التحدي الأكبر يكمن في الحفاظ على استقرار هذه المواد عند أبعاد ميكرومترية أو أكبر، إذ تميل الذرات إلى التفاعل والتأكسد بسهولة في الهواء». هذا الإنجاز العلمي يعد خطوة مهمة نحو المستقبل، إذ تتيح هذه المواد الجديدة إمكانيات غير محدودة لدمجها مع تقنيات أخرى، ما يسهم في تقدم الصناعات الإلكترونية والضوئية في السنوات القادمة.

البيان

١٦-٠٣-٢٠٢٥

• البيان

متناهية الصغر.. تطوير صفائح معدنية يغير صناعة الأجهزة الإلكترونية جذرياً

نجح العلماء في صنع صفائح معدنية بسُمك بضع ذرات فقط، باستخدام طريقة جديدة، حيث طوّر الباحثون صفائح ثنائية الأبعاد من البزموت والغاليوم والإنديوم والقصدير والرصاص، أرقّ بمئات آلاف المرات من شعرة الإنسان، وفقًا لأحدث دراسة. وتتميز هذه الصفائح المعدنية فائقة الرقة، التي طوّرها باحثون من الأكاديمية الصينية للفيزياء، بتوصيل عال للكهرباء بشكل استثنائي. وكشف العلماء أنه بمجرد ترقيق المعادن لتصبح بسُمك ذرة واحدة أو بضع ذرات فقط، تتغير خصائصها بشكل جذري بسبب ظاهرة تُسمى "الحصر الكمي". الخصائص الناتجة قد تكون مفيدة نُشرت الدراسة في مجلة نيتشر، وكشفت أن الخصائص الناتجة قد تكون مفيدة، إلا أن تثبيت هذه المعادن ثنائية الأبعاد عند أبعاد ميكرومترية أو أحجام أكبر أمرٌ صعب، لأن ذراتها تميل إلى تبني ترتيباتها ثلاثية الأبعاد الطبيعية، وتتأكسد بسهولة في الهواء. وتستخدم العملية الجديدة مكبساً هيدروليكياً، تُنتج بلورات ثنائية الأبعاد مستقرة في الهواء بأبعاد تزيد على 100 ميكرومتر، وهو تحسن كبير مقارنةً بما يمكن إنتاجه باستخدام تقنيات أكثر تكلفة وتعقيدًا، وفقًا للدراسة . تطبيق الطريقة على أي معدن وكشف الباحثون عن إمكانية تطبيق هذه الطريقة على أي معدن ذي درجة انصهار منخفضة. وأكد أحد المراجعين أن الفريق الصيني ليس أول من أنتج معادن رقيقة ذريًا، ومع ذلك، برزت نتائجهم لأن الطريقة الجديدة تُنتج "معادن ثنائية الأبعاد واسعة النطاق" مقارنةً بالتقنيات السابقة حسبما ذكرت صحيفة ساوث تشاينا مورنينغ بوست. وقال خافيير سانشيز-ياماجيشي، الفيزيائي الذي يدرس المواد ثنائية الأبعاد في جامعة كاليفورنيا: "هذه مجرد نقطة انطلاق، والآن، يمكن للآخرين المشاركة والبدء في دراسة خصائص الصفائح المعدنية". كما أكد خافيير على أن استقرار هذه المواد وأحجامها الكبيرة يفتحان آفاقًا عديدة لدمجها مع مواد أخرى ولصنع أجهزة كهربائية أو فوتونية جديدة. ثورة في طريقة تصنيع الأجهزة الإلكترونية ويعتقد بعض الخبراء أن هذا الإنجاز يمكن أن يحدث ثورة في طريقة صنع الأجهزة الإلكترونية، من الترانزستورات منخفضة الطاقة إلى رقائق الجيل التالي وأجهزة الكشف فائقة الحساسية، وبتطبيق تقنيتهم، أنشأ الفريق صفائح من خمسة معادن مختلفة بسمك بضع ذرات فقط، ويبلغ عرضها بضع مئات من الميكرومترات - وهي كبيرة بشكل ملحوظ بالنسبة لمادة رقيقة جدًا.

موقع 24

١٥-١٢-٢٠٢٤

• موقع 24

اختراق علمي..أجهزة قابلة للارتداء تعمل بحرارة الجسم

تمكن باحثون في جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا من تطوير غشاء مرن فائق الرقة، قادر على تحويل حرارة الجسم إلى طاقة كهربائية. ويعد هذا الاختراق تقدماً كبيراً في مجال التكنولوجيا القابلة للارتداء، ولديه القدرة على إحداث ثورة في الطريقة التي نشغل بها هذه الأجهزة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". وقال بيان للجامعة: "يمكن أيضاً استخدام هذه التكنولوجيا لتبريد الرقائق الإلكترونية، مما يساعد الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر على العمل بكفاءة أكبر". وقال البروفيسور تشي غانغ تشين، الذي قاد فريق البحث: "يمكن ارتداء الأجهزة الحرارية الكهربائية المرنة بشكل مريح على الجلد حيث تقوم بتحويل الفرق في درجة الحرارة بين جسم الإنسان والهواء المحيط إلى كهرباء بشكل فعال". وتعيق العديد من التحديات هذه الأجهزة من الوصول إلى النطاق التجاري، ومنها المرونة المحدودة، والتصنيع المعقد، والتكاليف المرتفعة، والأداء غير الكافي، وتغلب فريق جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا على هذا من خلال استخدام نهج جديد يجمع بين الخصائص الحرارية الكهربائية لتيلوريد البزموت والفوائد البنيوية لقضبان التيلوريوم النانوية؟ ويعتبر تيلورايد البزموت مادة حرارية كهربائية معروفة، ولكن صلابتها المتأصلة حدت من استخدامها في التطبيقات المرنة، و حل الباحثون هذه المشكلة بإضافة قضبان نانوية من التيلوريوم إلى المادة، وتعمل هذه القضبان النانوية كمواد رابطة، تملأ الفراغات بين صفائح تيلورايد البزموت وتشكل شبكة، فيزيد هذا الهيكل من قدرة الفيلم على تحويل الحرارة إلى كهرباء ويمنحه المرونة. وأجرى فريق البحث اختبارات لتقييم أداء الفيلم، حيث صنعوا مولداً صغير الحجم من ورقة بحجم A4 من الفيلم وزودوها بأقطاب عجينة فضية متصلة بمعدات قياس،وعند وضع الجهاز على الجلد، أنتج المولد 1.2 ميلي واط من الطاقة لكل سنتيمتر مربع مع فرق درجة حرارة 20 كلفن بين الجلد والهواء المحيط. وهذا المستوى من توليد الطاقة، يؤكد على إمكانات هذه التكنولوجيا لتشغيل مجموعة واسعة من الأجهزة القابلة للارتداء. كما أن آثار هذا البحث تمتد إلى ما هو أبعد من التكنولوجيا القابلة للارتداء، حيث أظهر الفريق قدرة الفيلم على تبريد الرقائق الإلكترونية، وهو جانب بالغ الأهمية للحفاظ على الأداء الأمثل في الأجهزة الإلكترونية.