تطوير سبيكة فريدة تحل محل السيليكون في الدوائر الإلكترونية الكمومية
وتتميز السبيكة الجديدة بتوافقها مع تقنيات تصنيع الرقائق الإلكترونية الحالية، كما أنها تتيح التحكم الدقيق في الخصائص الإلكترونية والبصرية، مما يمهد الطريق لتصميم ليزرات تعمل في درجة حرارة الغرفة، وهو ما يُبسّط عملية الإنتاج ويقلل من تكلفتها.
وصرّح د. دان بوكا، أحد مؤلفي الدراسة: "بدمج هذه العناصر الأربعة، حققنا أخيرا الهدف طويل الأمد، وهو الحصول على أنصاف نواقل من عناصر المجموعة الرابعة في الجدول الدوري".
يُذكر أن أنصاف النواقل تُشكّل الأساس الذي تقوم عليه الإلكترونيات الحديثة بالكامل. ولا يزال السيليكون هو العنصر الرئيسي في صناعة الرقاقات، إلا أن إمكاناته التقنية وصلت إلى حدودها القصوى، إذ يعاني من قصور في التعامل مع الفوتونيات (تقنيات الضوء) والأنظمة الكمومية.
ومن المرجّح أن تصبح المادة الجديدة، التي أُطلق عليها مؤقتا اسم CSiGeSn ، حجر الزاوية في تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية ، وأنظمة الليزر، والرقاقات التي تُحوّل الحرارة إلى طاقة كهربائية.
وقد سبق للعلماء أن دمجوا الجرمانيوم و السيليكون والقصدير في أجهزة الإلكترونيات الضوئية مثل الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) وكواشف الضوء (Photodetectors)، لكن إضافة الكربون كانت تعتبر شبه مستحيلة بسبب صغر حجمه الذري وسلوكه غير التقليدي.
وكانت هذه الإضافة محفوفة بمخاطر عالية نظرًا لبنية روابط الكربون المتميزة، إلا أن نجاحها هو ما منح السبيكة القدرة على التحكم الدقيق في خاصية أساسية تُعرف بـ"عتبة الطاقة"، والتي تحدد كيفية توصيل المادة للتيار الكهربائي أو انبعاث الضوء منها.
ووفقا للباحثين، فإن المادة الجديدة CSiGeSn قادرة على:
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
نافذة على العالم
منذ 3 أيام
- نافذة على العالم
ثقافة : نجا من هجوم عنيف وعاش بقية حياته برأس سهم مغروس في ضلعه.. اعرف القصة
الاثنين 21 يوليو 2025 08:30 صباحاً نافذة على العالم - كشف ضلع بشري عمره 4000 عام مثقوب برأس سهم من الصوان، عن هجوم عنيف وقع في منطقة مرتفعة في جبال البرانس في إسبانيا خلال العصر البرونزي المبكر، وفقا لما نشره موقع"livescience". عثر علماء الآثار على عظمة الشخص خلال الحفريات الأخيرة في موقع دفن ما قبل التاريخ المعروف باسم Roc de les Orenetes، في شمال شرق إسبانيا، وفقًا لبيان صدر عن المعهد الكتالوني لعلم الإنسان القديم والتطور الاجتماعي. ويبدو أن الشخص المصاب الذي لم يتم تحديد جنسه وعمره عند الوفاة حتى الآن، نجا من الهجوم والتأم العظم المحيط بجرح المقذوف، ما يعني أنه عاش بقية حياته ورأس السهم الصوان مغروس في ضلعه. أنتجت الحفريات في موقع الكهف أكثر من ألف عظمة بشرية حتى الآن، ويضع تأريخ الكربون المشع المدافن منذ حوالي 4100 إلى 4500 عام. لاحظ الباحثون أن الجروح التي تم تحديدها في هذا التحليل السابق كانت في الغالب في الجزء العلوي من الجسم، وخاصةً الأطراف العلوية والأضلاع، ويبدو أن أسلحة ومواد خام مختلفة قد استُخدمت لإحداث الإصابات، في إحدى الحالات، بُتر ساعد أحد الأشخاص . وسوف يخضع الضلع المكتشف حديثًا والذي يحتوي على رأس السهم الآن لتحليل التصوير المقطعي بالأشعة السينية، وفقًا لبيان المعهد الدولي لعلوم الصحة والطب، بالإضافة إلى التحليلات الكيميائية وتحليل الحمض النووي، لمعرفة المزيد عن حياة ووفيات الأشخاص المدفونين في كهف Roc de les Orenetes قبل أربعة آلاف عام.
البورصة
منذ 3 أيام
- البورصة
اليابان تستثمر فى "البيروفسكايت" لتحقيق الحياد الكربونى وتقليل الاعتماد على الصين
تسعى اليابان إلى إحداث تحول كبير في مشهد الطاقة لديها عبر الاستثمار المكثّف في تكنولوجيا الألواح الشمسية فائقة الرقة والمرونة المصنوعة من مادة «بيروفسكايت»، وذلك بهدف تقليل اعتمادها على الصين في قطاع الطاقة المتجددة، وتحقيق أهداف الحياد الكربوني بحلول عام 2050. وتُعدّ هذه التقنية واعدة بشكل خاص في بلد مثل اليابان، الذي يعاني ندرة الأراضي المسطحة اللازمة لمحطات الطاقة الشمسية التقليدية، إذ يمكن تركيب الألواح المرنة الجديدة على الأسطح غير المستوية والمنحنية، ما يجعلها مثالية للبيئة الجغرافية الجبلية التي تغطي نحو 70% من أراضي البلاد. ورغم أن هذه الألواح تحتوي على مادة الرصاص السامة، وتتمتّع بكفاءة طاقة وعمر افتراضي أقل مقارنة بنظيرتها المصنوعة من السيليكون، فإن الحكومة اليابانية تعتبرها ركيزة رئيسية في خطتها للتحول الطاقي وتعزيز الأمن الصناعي. وفي هذا السياق، منحت طوكيو شركة «سيكيسوي كيميكال» دعماً حكومياً قدره مليار دولار لبناء مصنع قادر على إنتاج ألواح بيروفسكايت بقدرة 100 ميجاوات بحلول عام 2027، وهي كمية تكفي لتغذية 30 ألف منزل بالكهرباء. وتهدف اليابان إلى تركيب ألواح تولد 20 جيجاوات من الطاقة بحلول 2040، ما يعادل قدرة نحو 20 مفاعلاً نووياً، بحسب ما نقلته شبكة 'سي إن إن' الأمريكية. ويقول وزير الصناعة يوجي موتو إن هذا التوجه «هو أفضل ورقة تملكها اليابان لتحقيق إزالة الكربون والحفاظ على التنافسية الصناعية»، مؤكداً ضرورة «نجاح هذا التحول بأي ثمن». وتتطلع طوكيو إلى أن تغطي الطاقة الشمسية، بما فيها ألواح البيروفسكايت والسيليكون، نحو 29% من الطلب على الكهرباء بحلول 2040، مقارنة بما قدره 9.8% فقط عام 2023. ويرى هيروشي سيجاوا، البروفيسور المتخصص في تقنيات الطاقة الشمسية بجامعة طوكيو، بحسب وكالة الأنباء الفرنسية، في هذه التقنية فرصة لتعزيز أمن الطاقة الوطني والاعتماد على الذات في إنتاج وتثبيت الألواح داخل البلاد، ويشير إلى إمكانية الوصول إلى طاقة إنتاجية تبلغ 40 جيجاوات من هذه الألواح خلال 15 عاماً. وتُستخدم الألواح الجديدة بالفعل في عدة مشروعات، منها تغطية مبنى من 46 طابقاً في طوكيو سينتهي العمل فيه بحلول 2028، كما تخطط مدينة فوكوكا لتثبيتها على قبة ملعب بيسبول، وتعمل شركة باناسونيك على دمج الألواح في نوافذ الأبنية الزجاجية. ورغم التحديات البيئية والاقتصادية المرتبطة بالتخلص من الرصاص وكفاءة الألواح، فإن التطور السريع في التكنولوجيا يبعث على التفاؤل، إذ باتت بعض النماذج التجريبية تقترب من أداء ألواح السيليكون، مع وعود بزيادة العمر الافتراضي إلى 20 عاماً قريباً. وفي ظل سعي اليابان لتقديم نموذج رائد في استخدام الطاقة المتجددة، يرى خبراء وفقاً لوكالة 'فرانس برس'، أن النجاح في توطين تكنولوجيا البيروفسكايت قد يفتح الباب أمام انتشارها عالمياً، ويسهم في تسريع وتيرة التحول الطاقي على مستوى العالم.
البورصة
منذ 4 أيام
- البورصة
اليابان تعزّز استثماراتها في ألواح شمسية مرنة لتحقيق الحياد الكربوني
تسعى اليابان إلى إحداث تحول كبير في مشهد الطاقة لديها عبر الاستثمار المكثّف في تكنولوجيا الألواح الشمسية فائقة الرقة والمرونة المصنوعة من مادة «بيروفسكايت»، وذلك بهدف تقليل اعتمادها على الصين في قطاع الطاقة المتجددة، وتحقيق أهداف الحياد الكربوني بحلول عام 2050. وتُعدّ هذه التقنية واعدة بشكل خاص في بلد مثل اليابان، الذي يعاني ندرة الأراضي المسطحة اللازمة لمحطات الطاقة الشمسية التقليدية، إذ يمكن تركيب الألواح المرنة الجديدة على الأسطح غير المستوية والمنحنية، ما يجعلها مثالية للبيئة الجغرافية الجبلية التي تغطي نحو 70% من أراضي البلاد. ورغم أن هذه الألواح تحتوي على مادة الرصاص السامة، وتتمتّع بكفاءة طاقة وعمر افتراضي أقل مقارنة بنظيرتها المصنوعة من السيليكون، فإن الحكومة اليابانية تعتبرها ركيزة رئيسية في خطتها للتحول الطاقي وتعزيز الأمن الصناعي. وفي هذا السياق، منحت طوكيو شركة «سيكيسوي كيميكال» دعماً حكومياً قدره مليار دولار لبناء مصنع قادر على إنتاج ألواح بيروفسكايت بقدرة 100 ميغاواط بحلول عام 2027، وهي كمية تكفي لتغذية 30 ألف منزل بالكهرباء. وتهدف اليابان إلى تركيب ألواح تولد 20 غيغاواط من الطاقة بحلول 2040، ما يعادل قدرة نحو 20 مفاعلاً نووياً، ويقول وزير الصناعة يوجي موتو إن هذا التوجه «هو أفضل ورقة تملكها اليابان لتحقيق إزالة الكربون والحفاظ على التنافسية الصناعية»، مؤكداً ضرورة «نجاح هذا التحول بأي ثمن». وتتطلع طوكيو إلى أن تغطي الطاقة الشمسية، بما فيها ألواح البيروفسكايت والسيليكون، نحو 29% من الطلب على الكهرباء بحلول 2040، مقارنة بما قدره 9.8% فقط عام 2023. ويرى هيروشي سيغاوا، البروفيسور المتخصص في تقنيات الطاقة الشمسية بجامعة طوكيو، بحسب وكالة الأنباء الفرنسية، في هذه التقنية فرصة لتعزيز أمن الطاقة الوطني والاعتماد على الذات في إنتاج وتثبيت الألواح داخل البلاد، ويشير إلى إمكانية الوصول إلى طاقة إنتاجية تبلغ 40 غيغاواط من هذه الألواح خلال 15 عاماً. وتُستخدم الألواح الجديدة بالفعل في عدة مشروعات، منها تغطية مبنى من 46 طابقاً في طوكيو سينتهي العمل فيه بحلول 2028، كما تخطط مدينة فوكوكا لتثبيتها على قبة ملعب بيسبول، وتعمل شركة باناسونيك على دمج الألواح في نوافذ الأبنية الزجاجية. ورغم التحديات البيئية والاقتصادية المرتبطة بالتخلص من الرصاص وكفاءة الألواح، فإن التطور السريع في التكنولوجيا يبعث على التفاؤل، إذ باتت بعض النماذج التجريبية تقترب من أداء ألواح السيليكون، مع وعود بزيادة العمر الافتراضي إلى 20 عاماً قريباً. وفي ظل سعي اليابان لتقديم نموذج رائد في استخدام الطاقة المتجددة، يرى خبراء وفقاً لوكالة فرانس برس، أن النجاح في توطين تكنولوجيا البيروفسكايت قد يفتح الباب أمام انتشارها عالمياً، ويسهم في تسريع وتيرة التحول الطاقي على مستوى العالم.
