هذه الدولة .. تحطيم رقم قياسي عالمي في مجال تكنولوجيا تخزين الضوء

أخبارنا :
قام علماء صينيون بتحويل الإشارات الضوئية إلى صوت، مما يفتح الطريق أمام تخزين معلومات الضوء التي ستستخدم في أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية لفترات أطول.
تمكن العلماء الصينيون من تسجيل رقم قياسي عالمي جديد في مجال تخزين الضوء، حيث وصلت مدة التخزين إلى 4035 ثانية (أي أكثر من ساعة واحدة). ونُشر البحث الذي أجراه العلماء من أكاديمية بكين لعلوم المعلومات الكمية في المجلة الدولية Nature Communications وفقا لما أوردته وكالة الأنباء الصينية "شينخوا".
وقال ليو يولونغ، الباحث المساعد في أكاديمية علوم الكم والمؤلف الأول للدراسة: " إن تخزين الضوء كان دائما مهمة في غاية التعقيد، إذ أن الفوتونات، وهي جزيئات الضوء، تطير بسرعات عالية جدا، مما يجعل من الصعب التقاطها وتخزينها مباشرةً".
ولحل هذه المشكلة، لجأ العلماء إلى الإشارات الصوتية، التي تكون أبطأ بكثير وأسهل في التخزين. وكان العثور عن وسيط قادر على تحويل الإشارات الضوئية إلى صوتية مفتاحا لحل تلك المشكلة، مما أدى إلى التقاط الضوء بشكل فعال.
وأضاف لي تييفو الباحث في الأكاديمية:" دعونا نصور الفوتونات ككرات صغيرة تطير بسرعة عالية. وعندما تصطدم بغشاء رقيق، يتم تحويل السعة والتردد والمعلومات الأخرى الخاصة بالضوء إلى إشارات صوتية. ومن خلال تخزين هذه الإشارات الصوتية في الغشاء نحقق تخزين الضوء".
وفي المحاولات السابقة لتخزين الضوء، تم استخدام مواد مثل الألومنيوم المعدني ونيتريد السيليكون. ومع ذلك، بسبب خسائر داخلية في هذه المواد، كانت الأغشية قادرة على الحفاظ على الاهتزازات لفترة قصيرة جدا، مما حد من تخزين المعلومات إلى أقل من ثانية واحدة. وهذه المشكلة دفعت بالعلماء للبحث عن مواد جديدة بخصائص أفضل.
بعد دراسة خواص مواد مختلفة، اختار الباحثون أغشية مصنوعة من كربيد السيليكون البلوري. وتتميز تلك المواد ببنية داخلية عالية الانتظام، مما يوفر استقرارا استثنائيا للتردد وخسائر داخلية ضئيلة. ومكنت هذه الخصائص من تحقيق مدة تخزين قياسية بلغت 4035 ثانية، متجاوزة بذلك إلى حد بعيد الأرقام القياسية السابقة.
من المزايا المهمة لأغشية كربيد السيليكون البلوري قدرتها على الاحتفاظ بأداء ممتاز حتى في درجات الحرارة المنخفضة جدا، الأمر الذي يجعلها واعدة للاستخدام في أجهزة الكمبيوتر الكمومية.

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

خبرني

منذ 3 أيام

• خبرني

دراسة: جميع الكائنات الحية تصدر توهجا يختفي بعد الموت

خبرني - أثبتت تجارب نشرت في مجلة JPhysChem وجود انبعاث فوتوني حيوي ضعيف جدا لدى معظم الكائنات الحية. وقد يكون هذا الاكتشاف مفيدا في مجال الطب والبيئة. وتصدر جميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، توهجا خافتا باستمرار، ويبدو أن هذا التوهج يختفي تقريبا فور الموت. وقد تساعد دراسة هذه الإشارات يوما ما في تتبع حالة الغابات أو حتى الكشف عن الأمراض لدى البشر. وكان وجود هذا التوهج على مدى أعوام يثير جدلا طويلا بين العلماء، لكن يُعتقد حاليا أنه ناتج عن عملية تسمى الانبعاث الفوتوني الضعيف. وفي تفاعلات الميتوكوندريا تفقد الجزيئات الطاقة أو تمتصها، مما يؤدي إلى انبعاث ما يعادل بضعة فوتونات في الثانية لكل سنتيمتر مربع من الأنسجة. من الصعب للغاية اكتشاف هذه "الفوتونات الحيوية"، والأهم من ذلك يصعب فصلها عن العمليات البيولوجية الأخرى أو مصادر الضوء، مثل الإشعاع المنبعث من أي جسم دافئ. في جامعة "كالغاري" الكندية لم يتمكن الباحثون من اكتشاف هذه الفوتونات، فحسب بل ومعرفة ما يحدث لها بعد موت الكائن الحي الذي يصدرها. ونُشر التقرير بهذا الشأن في مجلة The Journal of Physical Chemistry Letters. واستخدم الباحثون بقيادة دان أوبلاك الأستاذ في قسم الفيزياء والفلك كاميرات رقمية قادرة على التقاط فوتونات فردية، حيث تم تصوير أربعة فئران عديمة الشعر لمدة ساعة واحدة قبل الموت بعده. وتم وضع الحيوانات داخل صندق مظلم في ظروف درجة حرارة ثابتة لاستبعاد تأثير الحرارة ولتجنب التلوث الضوئي. ولوحظ انخفاض كبير في انبعاث الفوتونات الحيوية بعد الموت في جميع أنحاء جسم الفأر. وقال عالم الكيمياء الحيوية ألاسدير ماكنزي من مركز تكنولوجيا الليزر في جامعة " أكسفورد": "لا عجب في أن الموت يوقف تدفق البيوفوتونات، فهي عبارة عن منتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي الخلوي. واستعرضت الدراسات السابقة هذه الظاهرة على مستوى الخلايا المفردة وأجزاء صغيرة من الجسم. ولكن لم يسبق تسجيل ذلك لدى حيوان كامل من قبل. وبما أن فريق أوبلاك استبعد بعناية جميع المصادر المحتملة الأخرى للضوء، يمكننا أن نكون واثقين من أن هذه بالفعل بيوفوتونات". وقال ميخائيل تسيفرا رئيس قسم البصريات والإلكترونيات في أكاديمية العلوم التشيكية:" إن اختفاء الفوتونات الحيوية بعد الموت يعود إلى توقف الدورة الدموية بشكل أساسي، حيث أن الدم المشبع بالأكسجين هو أحد العوامل الرئيسية في التمثيل الغذائي. ولو استمرت الدورة الدموية بالدعم الاصطناعي، لاستمر انبعاث الفوتونات الحيوية". ويمكن استخدام تكنولوجيا مراقبة الفوتونات الحيوية لفحص الأنسجة الحية بطريقة غير جراحية أو للاستشعار عن بعد لحالة الغابات في الليل.

جو 24

١٧-٠٥-٢٠٢٥

• جو 24

دراسة: جميع الكائنات الحية تصدر توهجا يختفي بعد الموت

جو 24 : أثبتت تجارب نشرت في مجلة JPhysChem وجود انبعاث فوتوني حيوي ضعيف جدا لدى معظم الكائنات الحية. وقد يكون هذا الاكتشاف مفيدا في مجال الطب والبيئة. وتصدر جميع الكائنات الحية، بما في ذلك البشر، توهجا خافتا باستمرار، ويبدو أن هذا التوهج يختفي تقريبا فور الموت. وقد تساعد دراسة هذه الإشارات يوما ما في تتبع حالة الغابات أو حتى الكشف عن الأمراض لدى البشر. وكان وجود هذا التوهج على مدى أعوام يثير جدلا طويلا بين العلماء، لكن يُعتقد حاليا أنه ناتج عن عملية تسمى الانبعاث الفوتوني الضعيف. وفي تفاعلات الميتوكوندريا تفقد الجزيئات الطاقة أو تمتصها، مما يؤدي إلى انبعاث ما يعادل بضعة فوتونات في الثانية لكل سنتيمتر مربع من الأنسجة. من الصعب للغاية اكتشاف هذه "الفوتونات الحيوية"، والأهم من ذلك يصعب فصلها عن العمليات البيولوجية الأخرى أو مصادر الضوء، مثل الإشعاع المنبعث من أي جسم دافئ. في جامعة "كالغاري" الكندية لم يتمكن الباحثون من اكتشاف هذه الفوتونات، فحسب بل ومعرفة ما يحدث لها بعد موت الكائن الحي الذي يصدرها. ونُشر التقرير بهذا الشأن في مجلة The Journal of Physical Chemistry Letters. واستخدم الباحثون بقيادة دان أوبلاك الأستاذ في قسم الفيزياء والفلك كاميرات رقمية قادرة على التقاط فوتونات فردية، حيث تم تصوير أربعة فئران عديمة الشعر لمدة ساعة واحدة قبل الموت بعده. وتم وضع الحيوانات داخل صندق مظلم في ظروف درجة حرارة ثابتة لاستبعاد تأثير الحرارة ولتجنب التلوث الضوئي. ولوحظ انخفاض كبير في انبعاث الفوتونات الحيوية بعد الموت في جميع أنحاء جسم الفأر. وقال عالم الكيمياء الحيويةألاسدير ماكنزيمن مركز تكنولوجيا الليزر في جامعة " أكسفورد": "لا عجب في أن الموت يوقف تدفقالبيوفوتونات، فهي عبارة عن منتج ثانوي لعملية التمثيل الغذائي الخلوي. واستعرضت الدراسات السابقة هذه الظاهرة على مستوى الخلايا المفردة وأجزاء صغيرة من الجسم. ولكن لم يسبق تسجيل ذلك لدى حيوان كامل من قبل. وبما أن فريقأوبلاكاستبعد بعناية جميع المصادر المحتملة الأخرى للضوء، يمكننا أن نكون واثقين من أن هذه بالفعلبيوفوتونات". وقال ميخائيل تسيفرا رئيس قسم البصريات والإلكترونيات في أكاديمية العلوم التشيكية:" إن اختفاء الفوتونات الحيوية بعد الموت يعود إلى توقف الدورة الدموية بشكل أساسي، حيث أن الدم المشبع بالأكسجين هو أحد العوامل الرئيسية في التمثيل الغذائي. ولو استمرت الدورة الدموية بالدعم الاصطناعي، لاستمر انبعاث الفوتونات الحيوية". ويمكن استخدام تكنولوجيا مراقبة الفوتونات الحيوية لفحص الأنسجة الحية بطريقة غير جراحية أو للاستشعار عن بعد لحالة الغابات في الليل. المصدر: تابعو الأردن 24 على

جو 24

١٤-٠٥-٢٠٢٥

• جو 24

وداعًا لهيمنة السيليكون: الصين تكشف عن أسرع ترانزستور في العالم بتقنية ثنائية الأبعاد

جو 24 : في سابقة علمية استثنائية قد تغيّر موازين صناعة الإلكترونيات، أعلن فريق بحثي من جامعة بكين عن تطوير نوع جديد من الترانزستورات، ولأول مرة بدون استخدام مادة السيليكون التقليدية. ويبدو أن هذا الاختراق التقني، المبني على مادة ثنائية الأبعاد تسمى "أوكسيسيلينيد البزموت"، سيفتح بابًا واسعًا أمام مرحلة جديدة كليًّا في الصناعات الرقمية. ويتركز الابتكار الذي كشف علماء جامعة بكين عنه في تصميم جديد يعرف باسم "البوابة الشاملة" (Gate-All-Around أو GAAFET). وفي الترانزستورات التقليدية الشائعة مثل تقنية "فين فيت" (FinFET)، تكون التغطية التي تحيط بقناة الترانزستور جزئية، ما يتسبب أحيانًا في تسرّب الطاقة وضعف التحكم في التيار الكهربائي. لكن التصميم الجديد يعتمد نموذجًا يسمح بتغطية بوابة الترانزستور من كل الجهات إحاطة تامة، بما يرفع من كفاءة التحكم في التيار ويقلّص فقد الطاقة بشكل ملحوظ. وما يعزز أهمية هذه الأنباء أن الأبحاث، التي نُشرت في مجلة Nature Materials، تؤكّد قدرة الترانزستور الجديد على تحقيق أداء يتفوق بشكل واضح على أحدث وأدق معالجات إنتل المنتجة بتقنية 3 نانومتر؛ إذ أسفر الابتكار الجديد عن سرعات تشغيل أعلى بنسبة 40%، مع تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تقارب 10%. وهذا يعني أن الترانزستورات الجديدة قد تكون أسرع وأكثر توفيرًا للطاقة من المعالجات المطورة حاليًا من كبرى الشركات مثل سامسونج وتي إس أم سي. هذه النتائج المبشرة جاءت نتيجة تلافي عيوب تقنية "فين فيت" التقليدية، فالتغطية الشاملة للبوابة أخذت مكان التصميم القديم من خلال هيكل يذكرنا بصورة الجسور المتداخلة. ومع هذا التصميم المعماري المختلف كليًا، استطاع العلماء تجاوز عقبات التصغير وتقليص الحجم التي باتت تواجه رقائق السيليكون الحالية مع اقتراب الصناعة من حاجز 3 نانومتر وما دونها. ولم يكتف العلماء بتطوير تصميم مبتكر وتركيبة مادية جديدة فحسب، بل نجحوا أيضًا في إنتاج وحدات منطقية أولية صغيرة باستخدام هذه التقنية الجديدة. وقد أكدت حسابات واختبارات أداء علمية دقيقة هذه النتائج، كما يصرح البروفيسور بينغ هايلين الذي قاد الفريق البحثي قائلًا: "إذا كانت تحسينات الرقائق الحالية بمثابة سلوك 'طريق مختصر'، فتطوير الترانزستورات الجديدة مع مادتنا ثنائية الأبعاد يشبه حقًا تغيير المسار تمامًا" ويمثل اختيار المواد الجديدة نجاحًا آخر لهذا الفريق، حيث استخدموا مادة "Bi₂O₂Se" شبه الموصلة في تصنيع القناة الإلكترونية، ومادة "Bi₂SeO₅" كطبقة عازلة، وتتميز هذه التركيبة باحتكاك ضئيل جدًّا على مستوى الذرات، مما يسمح للإلكترونات بالمرور بسهولة واضحة كالماء في أنبوبٍ أملس. وقد أكد الباحثون أن التقنية الجديدة المطورة يمكن دمجها بسهولة في المصانع القائمة لصناعة أشباه الموصلات، مما يجعلها مرشحة قوية لدخول الإنتاج التجاري مستقبلًا دون تكاليف إنشاء مكلفة. ولعل مستقبل هذه التقنية يبشّر بإمكانية تطبيقها في صناعة الأجهزة الإلكترونية اليومية كالهواتف الذكية والحواسيب المحمولة، وربما يؤدي إلى تحول كبير قد يمكّن هذه الأجهزة من تقديم أداء أسرع وأقل استهلاكًا للطاقة بشكل ملحوظ. يبقى أمام التقنية الجديدة الآن تحدي إثبات نجاحها التجاري والصناعي على نطاق واسع، عند الانتقال من مرحلة المختبر إلى خطوط الإنتاج الحقيقية. إلا أن الأرقام الأولية وتعليقات الخبراء تشير بقوةٍ إلى إمكانية تغيير كبير قد يطيح نهائيًا بمكانة السيليكون الذي هيمن لسنوات طوال على عرش صناعة الإلكترونيات. وإلى جانب ذلك، قد يكون من المفيد دمج إشارات أوضح حول الوقت المتوقع لدخول التقنية للإنتاج التجاري أو ذكر أسماء شركات تكنولوجية تهتم بهذه التقنية، مما يعطي القارئ صورة أوضح وأكثر اكتمالًا. تابعو الأردن 24 على