علماء يحولون الضوء إلى مادة "صلبة" تتدفق كالسائل لأول مرة

في إنجاز علمي غير مسبوق، تمكن باحثون من تحويل الضوء إلى مادة فائقة الصلابة، مما يشكل خطوة كبيرة في مجال فيزياء الكم.
ضوء فائق الصلابة
هذا الاكتشاف قد يفتح المجال لدراسة حالات كمومية غير تقليدية للمادة، وفق " إنترستينغ إنجينيرينغ ".
زعلّق ديميتريوس تريبوجيورجوس من المجلس الوطني للأبحاث في إيطاليا (CNR) قائلاً: "لقد حوّلنا الضوء إلى مادة صلبة، وهذا أمر رائع جداً"، وأشار أن هذا الإنجاز يستند إلى أبحاث سابقة أجراها العالم دانييلي سانفيتو، الذي أثبت قبل أكثر من عقد أن الضوء يمكن أن يتحرك مثل سائل، أما اليوم، فقد تمكن فريق الباحثين من الانتقال بهذه الفكرة إلى مستوى جديد عبر إنشاء "مادة فائقة الصلابة" كمومية.
ما هي المواد فائقة الصلابة؟
تتميز المواد الفائقة الصلابة بأنها تجمع بين انعدام اللزوجة والبنية المنتظمة الشبيهة بالبلورات التقليدية، مثل ملح الطعام. وعلى عكس المواد العادية التي تخضع لقوانين الفيزياء الكلاسيكية، فإن هذه المواد تنتمي إلى المجال الكمومي، حيث تسلك سلوكا غير مألوف.
أشباه الموصلات بدلًا من الذرات فائقة التبريد
في السابق، لم يكن بالإمكان إنتاج المواد الفائقة الصلابة إلا باستخدام ذرات فائقة التبريد في تجارب مخبرية خاصة. ولكن في هذه الدراسة، استخدم الباحثون أرسينيد الغاليوم والألمنيوم، وهو شبه موصل، بدل الذرات المبردة.
وعبر تسليط ليزر على سطح شبه الموصل المصمم بنمط دقيق، تمكن الباحثون من إنشاء جسيمات هجينة تُعرف باسم البولاريتونات. لعب هذا النمط دوراً رئيسياً في تقييد حركة هذه الجسيمات ومستويات طاقتها، مما أدى إلى تكوين الحالة الفائقة الصلابة.
ويتوقع تريبوجيورجوس أن تكون المواد الفائقة الصلابة المصنوعة من الضوء أسهل في التحكم من نظيراتها الذرية، مما قد يؤدي إلى اكتشافات جديدة في تقنيات الكم. ويواصل العلماء أبحاثهم لاستكشاف التطبيقات المستقبلية لهذه الحالة الفريدة من المادة

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

البيان

٢٧-٠٤-٢٠٢٥

• البيان

الروبوتات الطائرة تشيّد ناطحات السحاب مستقبلاً

أكد باحثون بريطانيون أن الروبوتات الطائرة قادرة على بناء ناطحات سحاب مذهلة، وذلك من خلال الوصول إلى ارتفاعات ومواقع كانت تعتبر مستحيلة في السابق. وتستكشف الدراسة، التي أجرتها إمبريال كوليدج لندن وجامعة بريستول، كيف يمكن للطائرات بدون طيار إجراء ترسيب المواد في الهواء بشكل مستقل - وهي عملية تعرف باسم التصنيع الإضافي الجوي (Aerial AM) - ما يمثل خطوة مهمة إلى الأمام في تكنولوجيا البناء الجوي، وفق «إنترستينغ إنجينيرينغ». ويوفر هذا النهج، الذي يستخدم الروبوتات الجوية لمهام بناء غير محدودة، مزايا مميزة، بما في ذلك قابلية التوسع في الارتفاعات، والوصول إلى المواقع التي يصعب الوصول إليها، والإصلاحات السريعة عند الطلب. ووفقاً للعلماء، تهدف هذه التقنية إلى مواجهة تحديات الإسكان والبنية التحتية العالمية العاجلة، باستخدام روبوتات جوية مزودة بأجهزة تحكم متطورة، قادرة على التغلب على قيود أساليب البناء التقليدية والروبوتات الأرضية، حسب ما ذكرت مواقع إخبارية. وعلى عكس أساليب البناء التقليدية أو الأنظمة الأرضية، تعمل الروبوتات الجوية ضمن نطاق عمل مفتوح، ما يمكنها من البناء على ارتفاعات أعلى والتنقل في تضاريس معقدة أو يصعب الوصول إليها.

موقع 24

٢٦-٠٣-٢٠٢٥

• موقع 24

السر في النحاس.. تقنية جديدة لتنظيف المياه بالطاقة الشمسية

طوّر باحثون في جامعة ولاية أوهايو الأمريكية، مادة ثورية تستخدم ضوء الشمس لتنقية المياه من الملوثات الخطرة، في إنجاز علمي بارز. ويتم تحويل ضوء الشمس إلى مياه نظيفة في هذا الإنجاز، من خلال دمج المواد الهلامية الكيميائية اللينة مع الغزل الكهربائي، وهي طريقة تُحوّل فيها القوة الكهربائية السائل إلى ألياف صغيرة، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". وابتكر الفريق شرائح رقيقة للغاية من ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) ويلعب هذا المركب دوراً كبيراً في الخلايا الشمسية، وأجهزة استشعار الغاز، وتقنيات التنظيف الذاتي، إلا أن الفريق ذهب إلى أبعد من ذلك، عبر التغلب على قيود أنظمة ثاني أكسيد التيتانيوم التقليدية. السر في النحاس ويتمتع ثاني أكسيد التيتانيوم بإمكانيات هائلة لأنظمة وقود الطاقة الشمسية، ومع ذلك، فإنه عادةً ما يعمل فقط عن طريق امتصاص الأشعة فوق البنفسجية (UV)، وهي جزء صغير من ضوء الشمس، و يؤدي هذا القيد إلى انخفاض الكفاءة وتعقيد أنظمة الترشيح، لكن الفريق وجد طريقة للتغلب على ذلك، فقد أضافوا النحاس إلى المادة، وكانت النتيجة مبهرة، حيث تمتص هذه الهياكل الجديدة، المسماة "الحصائر النانوية"، المزيد من الضوء وتستغل تلك الطاقة لتحليل الملوثات في كل من الهواء والماء. وقالت بيلاجيا إيرين غوما، المؤلفة الرئيسية للدراسة وأستاذة علوم وهندسة المواد في جامعة ولاية أوهايو: "لم تكن هناك طريقة سهلة لصنع شيء مثل بطانية يمكن وضعها على الماء والبدء في توليد الطاقة، لكننا الوحيدون الذين صنعوا هذه الهياكل، والوحيدون الذين أثبتوا فعاليتها". وعندما يمتص ثاني أكسيد التيتانيوم الضوء، يُكوّن إلكترونات تؤكسد الماء وتدمر الملوثات، وعبر إضافة النحاس تُعزز هذه العملية، مما يجعلها أكثر فعالية بشكل ملحوظ، ودرست غوما وفريقها هذه الحصائر النانوية لفهم خصائصها الفريدة، وما اكتشفوه أدهشهم، إذ تفوقت هذه الحصائر على الخلايا الشمسية التقليدية في توليد الطاقة تحت أشعة الشمس الطبيعية. أعلى كفاءة وأوضحت غوما: "يمكن استخدام هذه الحصائر النانوية كمولد للطاقة، أو كأدوات لمعالجة المياه، وفي كلتا الحالتين، لدينا محفز يتمتع بأعلى كفاءة مُسجلة حتى الآن". وهذه الحصائر الليفية خفيفة الوزن، وقابلة لإعادة الاستخدام، وسهلة الإزالة، ويمكنها أن تطفو على أي مسطح مائي. وتُظهر هذه الحصائر إمكانات هائلة في تنظيف التلوث الصناعي في البلدان النامية، حيث يمكن أن تصبح الأنهار والبحيرات الملوثة مصادر لمياه شرب آمنة، و بما أن هذه الحصائر النانوية لا تُنتج أي نواتج ثانوية سامة، فإنها تُعتبر أيضاً حلولاً صديقة للبيئة، و قال غوما: "إنها مادة آمنة، ولن تُسبب أي ضرر، وهي نظيفة قدر الإمكان". ومن المقرر أن يُحسّن فريق البحث هذه المادة بشكل أكبر، حيث أضافت غوما: "هذه المادة جديدة تماماً من حيث شكل جديد من أشكال تكنولوجيا النانو، إنها مثيرة للإعجاب حقاً، ونحن متحمسون جداً لها".

موقع 24

١٨-٠٣-٢٠٢٥

• موقع 24

مادة ذكية جديدة لتدفئة وتبريد المنازل والسيارات

كشف فريق للباحثين في جامعة سارلاند، ومركز تقنية الميكاترونيك والأتمتة، في ألمانيا، تكنولوجيا تكييف الهواء المبتكرة التي تعد بتوفير كبير في الطاقة وفوائد بيئية، عبر مادة جديدة بتقنية خضراء يمكنها تدفئة وتبريد المنازل والسيارات وغيرها. ويمكن للنظام أن يبرد ويسخن دون استخدام المبردات المتطايرة أو حرق الوقود الأحفوري عن طريق استغلال ما يعرف بـ "التأثير المرن" في سبائك الذاكرة من النيكل-تيتانيوم (Ni-Ti)، وفق "إنترستينغ إنجينيرينغ". و هذه الطريقة التي تُعرف باسمها العلمي Elastocalorists ، أنظف من الأنظمة التقليدية، حيث أنها تلوث فقط مثل الكهرباء التي تشغلها. وتتلقى التكنولوجيا بالفعل اعترافاً دولياً، حيث وصفتها لجنة الاتحاد الأوروبي بأنها بديل رائد لأنظمة التبريد القياسية، وصنفها المنتدى الاقتصادي العالمي من بين "أفضل عشر تقنيات الناشئة" في عام 2024. ويقول الأساتذة ستيفان سيليك وبول موتزكي ، وهما من الرواد في هذا المجال ، أن نماذجهم الأولية توضح كيف أن التشوه الميكانيكي المتكرر لأسلاك أو صفائح Ultrathin Ni-Ti يمكن أن يتحرك بكفاءة من مكان إلى آخر، والنتيجة هي نظام تكييف الهواء الذي يمكن أن يكون بمثابة ثلاجة ومضخة حرارة في الوقت نفسه، مما يوفر كفاءة طاقة أعلى بكثير مقارنة بالإعدادات النموذجية. ومن خلال القضاء على المبردات القياسية، تقلل هذه النماذج الأولية من خطر الأضرار البيئية مع تعزيز كفاءة الطاقة الكلية. ويتعاون أصحاب المصلحة الحكوميين والصناعة، بما في ذلك فولكس واغن ومعهد فراونهوفر، مع مجموعة الأبحاث لتطوير تطبيقات للسيارات الكهربائية والمباني السكنية والمزيد. وثمة تحرك نحو تسويقها مع استثمار أكثر من 17 مليون يورو في مشروع مخصص و 3.5 مليون يورو إضافي في التمويل الحكومي، وتشمل النماذج الأولية الأولى قيد التطوير وحدة تكييف للهواء خفيفة الوزن للسيارات الكهربائية ونظام يبرد بطاريات.