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.

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

الاتحاد

منذ 9 ساعات

• الاتحاد

نموذج ذكاء اصطناعي يتفوق على خبراء الأرصاد في توقعات الطقس

وكالات(أبوظبي) في خطوة جديدة تؤكد تسارع دور الذكاء الاصطناعي في فهم وتحليل العالم من حولنا، كشفت مايكروسوفت عن نموذج ذكاء اصطناعي جديد قادر على تقديم توقعات طقس دقيقة تتفوق في بعض الحالات على التنبؤات البشرية التقليدية. النموذج، الذي يعتمد على تقنيات تعلم عميق ومعالجة بيانات ضخمة، لا يتنبأ فقط بدرجات الحرارة وهطول الأمطار، بل يرصد أيضًا الظواهر المناخية المعقدة بمستوى غير مسبوق من الدقة. ونجح نموذج الذكاء الاصطناعي من شركة مايكروسوفت في إنتاج توقعات جوية لمدة 10 أيام أكثر دقة وبتكلفة أقل من النماذج التقليدية التي تعتمدها الهيئات الدولية المختصة الكبرى، وفقًا لنتائج نشرتها مجلة "نيتشر" العلمية. وتشكّل هذه النتائج التجريبية غير المتاحة للعامة إنجازا في العصر الذي بدأه عام 2023 نموذج الذكاء الاصطناعي "بانغو-ويذر" من شركة هواوي، فيما تسعى الهيئات الكبرى المختصة إلى إنتاج توقعات أكثر موثوقية لظواهر الطقس الحادة التي تتسبب بأضرار بشرية ومادية وتفاقمت بفعل الاحترار المناخي العالمي. وأعلنت جوجل أيضا في العام المنصرم أنها تغلبت على النماذج التقليدية بنموذج قائم على الذكاء الاصطناعي. وأوضح الباحثون في نتائج دراستهم المنشورة في "نيتشر" أن نموذج التعلم الآلي "أورورا" من مايكروسوفت "تفوق على التوقعات التشغيلية في التنبؤ بجودة الهواء، وأمواج المحيط، ومسارات الأعاصير المدارية، وظروف الطقس العالية الدقة، وكل ذلك بتكلفة حسابية" أدنى بكثير. وشرح مصممو "أورورا" أنه بات، من خلال إعادة محاكاة حالات من الماضي القريب، أول نموذج ذكاء اصطناعي يتوصل إلى توقعات لمسار الأعاصير المدمرة على امتداد خمسة أيام، تبيّن أنها أفضل من تلك التي توصلت إليها سبعة مراكز للأرصاد الجوية، من بينها مركز الأعاصير الأميركي. فقبل أربعة أيام من إعصار "دوكسوري" في المحيط الهادئ، تنبأ "أورورا" في محاكاته بأن هذا الإعصار سيضرب الفيليبين، وهو ما حصل فعلا، في حين كانت التوقعات الرسمية في ذلك الوقت، عام 2023، تشير إلى أنه سيتجه شمال تايوان. كذلك تفوّق نموذج الذكاء الاصطناعي من مايكروسوفت في 92 في المئة من الحالات على توقعات نموذج المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية المتوسطة المدى العالمية لمدة 10 أيام، وعلى مقياس يبلغ نحو عشرة كيلومترات مربعة. ويُعد المركز الأوروبي للتنبؤات الجوية المتوسطة المدى الذي يوفر توقعات لـ35 دولة في أوروبا، المرجع العالمي للدقة في مجال الأرصاد الجوية. وفي ديسمبر، أعلنت شركة جوجل أن نموذجها "جنكاست" GenCast تجاوز دقة المركز الأوروبي في أكثر من 97 في المئة من الكوارث المناخية البالغ عددها 1320 كارثة المسجلة عام 2019. وبفضل الذكاء الاصطناعي، أصبح من الممكن تحليل كميات هائلة من بيانات الطقس في وقت قياسي، والتعلّم من أنماط جوية سابقة لتوليد توقعات أسرع وأكثر دقة. مايكروسوفت انضمت إلى هذا التوجه العالمي عبر تطوير نموذجها الجديد، الذي يُظهر نتائج واعدة، خصوصًا في الحالات الحرجة مثل العواصف، الأمطار الغزيرة، أو تقلبات الرياح الشديدة، مما قد يفتح الباب لتحسين أنظمة الإنذار المبكر وحماية الأرواح والبنية التحتية.

الاتحاد

منذ 20 ساعات

• الاتحاد

اكتشاف مجرة ضخمة تعود لبدايات تشكل الكون

أظهرت دراسة نُشرت الأربعاء في مجلة "نيتشر" العلمية أن الكون كان لا يزال في مراحله المبكرة عندما تشكّلت فيه المجرة الحلزونية الضخمة J0107a، التي تمتاز بتدفقات غازية كبيرة نسبةً إلى تلك الحقبة التي شهدت وفرة في ولادة النجوم. ونقل بيان صادر عن المرصد الفلكي الوطني الياباني وجامعة ناغويا عن كبير معدّي الدراسة، شو هوانغ، وصفه للمجرة J0107a بأنها "ضخمة"، وكانت موجودة عندما كان عمر الكون لا يتجاوز 2.6 مليار سنة، أي ما يعادل خمس عمره الحالي. وتبلغ كتلة J0107a أكثر من عشرة أضعاف كتلة مجرة درب التبانة، التي تضم كوكب الأرض. وهي تشبه مجرتنا في كونها حلزونية ضلعية، أي على شكل قرص يمر في وسطه شريط من الغاز والنجوم، وتنبثق منه أذرع منحنية. وشرحت أستاذة علم الفلك في جامعة سوينبورن للتكنولوجيا في أستراليا، ديان فيشر، في مقال مصاحب، أن المشكلة تكمن في أن مثل هذه الأشرطة من الغاز والنجوم "لا يُتوقع ظهورها في الكون المبكر جداً"، لأنها "أنظمة متطورة جداً ومنظمة بشكل جيد، وتستغرق وقتاً طويلاً حتى تتشكل". وتتميز المجرة J0107a أيضاً بنسبة مرتفعة من الغاز في شريطها، تصل إلى نحو 50%، مقارنةً بـ 10% فقط في المجرات الشريطية الحديثة. ويتدفق جزء من هذه الكتلة الغازية نحو مركز المجرة، مما يغذي تكوين النجوم بوتيرة عالية جداً، تفوق بثلاثمئة مرة معدل التكوين في مجرة درب التبانة. وفي شريطها وحده، تنتج J0107a ما يعادل 500 شمس سنوياً. ويُعتقد أن الغاز الذي يغذي هذا التكوين مسؤول أيضاً عن النشاط الكبير في مركز المجرة، حيث يُقدّر سطوعه بما يعادل 700 مليار شمس. ورغم أن هذا النشاط المكثف ليس مفاجئاً بحد ذاته، أشارت ديان فيشر إلى أن "غالبية النجوم تشكّلت خلال هذه الحقبة العاصفة والغنية بالغاز". وساهم تشغيل تلسكوب "جيمس ويب" الفضائي في عام 2022، خلفًا لتلسكوب "هابل"، في إحداث تطور كبير في علم الفلك، حيث كشف عن وجود عدد من المجرات يفوق التوقعات، إضافة إلى هياكل أكثر إشراقًا يُحتمل أنها تشكّلت في وقت أبكر مما كان يُعتقد. وكان "هابل" يرصد غالباً أشكالاً غير منتظمة، بينما يرصد "جيمس ويب" أجساماً منظمة بدقة غير مسبوقة. وأكمل فريق علماء الفلك من المؤسسات اليابانية، بقيادة شو هوانغ، ملاحظاتهم باستخدام تلسكوب "ألما" الراديوي العملاق، الموجود في صحراء أتاكاما في تشيلي. وسمحت هذه الملاحظات بدراسة توزيع الغاز وآلية حركته، وكشفت أن المجرة J0107a محاطة بسحابة عملاقة يبلغ قطرها 120 ألف سنة ضوئية، أي أنها أكبر من مجرة درب التبانة وتُسهم في دعم نمو J0107a.

العين الإخبارية

منذ يوم واحد

• العين الإخبارية

عمرها 2.6 مليار سنة.. اكتشاف مجرة عملاقة يعيد رسم تاريخ الكون

كشف فريق من علماء الفلك عن مجرة حلزونية ضخمة تشكلت عندما كان عمر الكون 2.6 مليار سنة فقط، أي ما يعادل خُمس عمر الكون الحالي، مظهرة خصائص فريدة تدل على تطور مبكر وغير متوقع في تكوين المجرات. أظهرت دراسة حديثة نُشرت الأربعاء في مجلة "نيتشر" العلمية أن المجرة الحلزونية J0107a تكونت في فترة كان فيها الكون لا يزال صغيرًا، وحملت تدفقات غازية كبيرة، إلى جانب معدل مرتفع لولادة النجوم يتجاوز بكثير ما هو متوقع في تلك المرحلة المبكرة. المجرة J0107a وخصائصها الفريدة قال شو هوانغ، كبير معدّي الدراسة، إن مجرة J0107a تُعدّ ضخمة الحجم، حيث تبلغ كتلتها أكثر من عشرة أضعاف كتلة مجرة درب التبانة التي تضم كوكب الأرض. وتتميز هذه المجرة بشكل حلزوني ضلعي، أي أنها تحتوي على قرص مركزي يمر به شريط من الغاز والنجوم، مزود بأذرع منحنية. وأشار فريق البحث إلى أن وجود هذا الشريط المركزي من الغاز والنجوم يعتبر مفاجئًا، حيث إن مثل هذه الأشرطة تتطلب وقتًا طويلاً لتتشكل، وهي أنظمة متطورة ومنظمة يصعب وجودها في الكون المبكر جدًا. نسبة عالية من الغاز ومعدل تكوين نجوم مرتفع تتميز J0107a بنسبة غاز عالية في شريطها المركزي، تبلغ حوالي 50% من كتلتها، مقارنةً بـ10% فقط في المجرات الشريطية الحديثة. يتدفق جزء كبير من هذا الغاز نحو مركز المجرة، ما يغذي عملية تكوين النجوم بوتيرة تعادل 300 ضعف معدل مجرتنا درب التبانة. وبحسب الدراسة، ينتج شريط المجرة وحده ما يعادل 500 شمس سنويًا، كما يشير سطوع مركز المجرة إلى نشاط قوي يُقدّر بمقدار يعادل سطوع 700 مليار شمس، ما قد يكون مدفوعًا بكمية الغاز المتوافرة. دور التلسكوبات الحديثة في الكشف أوضحت أستاذة علم الفلك ديان فيشر من جامعة سوينبورن للتكنولوجيا بأستراليا، في مقال مصاحب للدراسة، أن النجوم في هذه الحقبة العاصفة من عمر الكون تشكلت بشكل كثيف، مما يفسر النشاط المكثف في مركز المجرة. ويُعدّ بدء عمل تلسكوب "جيمس ويب" الفضائي عام 2022، بعد تلسكوب "هابل"، نقطة تحول في رصد المجرات، إذ أظهر وجود فائض في أعداد المجرات مقارنةً بالنماذج السابقة، مع هياكل أكثر تنظيمًا وإشراقًا. فريق الباحثين من اليابان استخدم أيضًا تلسكوب "ألما" الراديوي العملاق في صحراء أتاكاما بتشيلي، لدراسة توزيع الغاز في المجرة. وقد وجدوا أن المجرة محاطة بسحابة غاز عملاقة يبلغ قطرها 120 ألف سنة ضوئية، أي أكبر من قطر مجرة درب التبانة، ما يدعم نمو J0107a بشكل مستمر. aXA6IDgyLjI3LjIzMC4xMTYg جزيرة ام اند امز AL