بلورة ذكية تتغير لونًا لرصد الملوثات: ابتكار ياباني يمهّد لمستشعرات بيئية جديدة
طوّر علماء من معهد شيبورا للتكنولوجيا (SIT) في اليابان بلورة ذكية قادرة على الكشف الفوري عن الملوثات من خلال تغيّر لونها لحظة ملامسة المادة الملوثة، في خطوة واعدة نحو تطوير مستشعرات بيئية منخفضة التكلفة وعالية الفعالية.
ووفق ما نقله موقع Interesting Engineering، قام الباحثون بتصميم جزيء جديد يُدعى "مشتق البيرازيناسين"، لديه القدرة على رصد مادة النفثالين، وهي ملوث شائع في الهواء والماء. وتتميّز البلورة بتغيّر لونها من الأزرق المُخضّر إلى الأحمر البنفسجي عند تعرضها لهذا المركب، في تحول لوني واضح وقابل للعكس.
الميزة اللافتة في الابتكار أن البلورة تعود إلى لونها الأصلي بعد إزالة الملوّث، ويمكن إعادة استخدامها عدة مرات، مما يجعلها مناسبة لأغراض الاستشعار البيئي والمراقبة المستمرة. وأوضح فريق البحث أن هذا التغيّر اللوني يتم بفعل نقل الشحنة، وهي حركة للإلكترونات تحدث داخل الجزيء نفسه أو بين جزيئات مختلفة، وقد تمكن الباحثون من دمج هذين النوعين في مادة واحدة للمرة الأولى.
عند تعرض البلورة لمادة النفثالين، تتكوّن بلورة جديدة بنسبة 1:1، ما يؤدي إلى نقل الإلكترونات من النفثالين إلى البلورة، مسببة تحوّلاً في اللون. ويمكن استعادة اللون الأصلي عبر تسخين البلورة إلى 180 درجة مئوية، ما يطرد الجزيئات الملوثة ويُعيد حالتها الأصلية.
أوضح الباحث كازوشي ناكادا، قائد الدراسة، أن الجزيء المصمم قادر على رصد كميات ضئيلة للغاية من الملوثات، حتى في بيئات معقدة مثل المياه العذبة أو المالحة. ويرى الفريق أن هذه البلورة قد تُستخدم للكشف عن التلوث في الأنهار، المحيطات، أو الهواء، دون الحاجة لأجهزة استشعار إلكترونية متقدمة.
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
أخبارنا
منذ 8 ساعات
- أخبارنا
بلورة ذكية تتغير لونًا لرصد الملوثات: ابتكار ياباني يمهّد لمستشعرات بيئية جديدة
طوّر علماء من معهد شيبورا للتكنولوجيا (SIT) في اليابان بلورة ذكية قادرة على الكشف الفوري عن الملوثات من خلال تغيّر لونها لحظة ملامسة المادة الملوثة، في خطوة واعدة نحو تطوير مستشعرات بيئية منخفضة التكلفة وعالية الفعالية. ووفق ما نقله موقع Interesting Engineering، قام الباحثون بتصميم جزيء جديد يُدعى "مشتق البيرازيناسين"، لديه القدرة على رصد مادة النفثالين، وهي ملوث شائع في الهواء والماء. وتتميّز البلورة بتغيّر لونها من الأزرق المُخضّر إلى الأحمر البنفسجي عند تعرضها لهذا المركب، في تحول لوني واضح وقابل للعكس. الميزة اللافتة في الابتكار أن البلورة تعود إلى لونها الأصلي بعد إزالة الملوّث، ويمكن إعادة استخدامها عدة مرات، مما يجعلها مناسبة لأغراض الاستشعار البيئي والمراقبة المستمرة. وأوضح فريق البحث أن هذا التغيّر اللوني يتم بفعل نقل الشحنة، وهي حركة للإلكترونات تحدث داخل الجزيء نفسه أو بين جزيئات مختلفة، وقد تمكن الباحثون من دمج هذين النوعين في مادة واحدة للمرة الأولى. عند تعرض البلورة لمادة النفثالين، تتكوّن بلورة جديدة بنسبة 1:1، ما يؤدي إلى نقل الإلكترونات من النفثالين إلى البلورة، مسببة تحوّلاً في اللون. ويمكن استعادة اللون الأصلي عبر تسخين البلورة إلى 180 درجة مئوية، ما يطرد الجزيئات الملوثة ويُعيد حالتها الأصلية. أوضح الباحث كازوشي ناكادا، قائد الدراسة، أن الجزيء المصمم قادر على رصد كميات ضئيلة للغاية من الملوثات، حتى في بيئات معقدة مثل المياه العذبة أو المالحة. ويرى الفريق أن هذه البلورة قد تُستخدم للكشف عن التلوث في الأنهار، المحيطات، أو الهواء، دون الحاجة لأجهزة استشعار إلكترونية متقدمة.
أخبارنا
١٣-٠٥-٢٠٢٥
- أخبارنا
انفجار صاروخ " إيلون ماسك" يُحدث ثقباً مؤقتاً في الغلاف الجوي للأرض
أدى انفجار صاروخ "ستارشيب" التابع لشركة سبيس إكس المملوكة للملياردير إيلون ماسك إلى إحداث ثقب مؤقت في طبقة الأيونوسفير، وهي الطبقة العليا من الغلاف الجوي للأرض، في ظاهرة نادرة تُوثّق لأول مرة، وفقاً لدراسة حديثة أجراها فريق بحثي من معهد فيزياء الشمس والأرض التابع لأكاديمية العلوم الروسية بقيادة الفيزيائي يوري ياسيوكيفيتش. ووفقاً للدراسة، فقد تسبب الانفجار العنيف للصاروخ في موجة صدمة قوية أدت إلى اضطراب في خصائص طبقة الأيونوسفير، المسؤولة عن تمرير إشارات الاتصالات والملاحة عبر الأقمار الصناعية، مما شكل حدثاً غير مسبوق في سجل الرحلات الفضائية. تفاصيل الحادثة وقع الحادث خلال الرحلة التجريبية الثانية لصاروخ "ستارشيب"، التي انطلقت في نوفمبر 2023. وعلى الرغم من أن عملية فصل المعزز الصاروخي تمت كما هو مخطط لها، إلا أن الصاروخ انفجر بعد أربع دقائق من الإقلاع، على ارتفاع يقارب 150 كيلومتراً فوق سطح الأرض، مما تسبب في تمزق مؤقت في بنية الأيونوسفير. وأوضحت الدراسة أن هذا الثقب لا يشبه الثقوب المعتادة الناجمة عن التفاعلات الكيميائية لوقود الصواريخ، بل كان ناتجاً أساسياً عن موجة الصدمة التي بعثرت الإلكترونات الحرة في طبقة البلازما، محدثةً اضطراباً استمر لمدة 30 إلى 40 دقيقة. آلية الرصد والتحليل استعان الباحثون ببيانات من الأقمار الاصطناعية ومستقبلات إشارات GNSS الأرضية لتحليل التأثيرات الفورية للانفجار على الغلاف الجوي. وأكدت النتائج أن العامل الرئيسي في هذه الظاهرة كان الضغط الهائل الناتج عن الانفجار، بينما لعبت بقايا الوقود غير المحترقة دوراً ثانوياً في التأثير. تحضيرات لإطلاق جديد تأتي هذه النتائج في وقتٍ تتحضر فيه سبيس إكس لتجربة إطلاق تاسعة لصاروخ "ستارشيب"، والمقررة مبدئياً في 20 مايو 2024، بعد سلسلة من التجارب التي شهدت إخفاقات سابقة، كان أبرزها في أبريل 2023، عندما أُعطي الصاروخ أمراً ذاتياً بالتدمير بعد خروجه عن المسار المحدد. وتفتح هذه الظاهرة الجديدة المجال أمام العلماء لدراسة سلوك الأيونوسفير تحت تأثير الانفجارات العنيفة، مما قد يساهم في تطوير تقنيات أكثر أماناً لتقليل تأثيرات الصواريخ على الغلاف الجوي.
أخبارنا
٠٩-٠٤-٢٠٢٥
- أخبارنا
أمريكا تطور "القبة الذهبية": مبادرة دفاع صاروخي فضائي لتعزيز الأمن العالمي
في خطوة تهدف إلى إعادة تعريف مفهوم الدفاع الصاروخي، أطلقت وكالة الدفاع الصاروخي الأمريكية (MDA) مبادرة صناعية جديدة لتعزيز مشروعها الطموح المعروف باسم "نظام الاعتراض الفضائي" (SBI) أو "القبة الذهبية"، في إطار رؤية طرحها الرئيس دونالد ترامب في يناير الماضي بشأن الدفاع من الفضاء. ووفقاً لتقرير نشره موقع Interesting Engineering، فإن النظام الجديد يركّز على تحييد التهديدات الصاروخية من الفضاء، بما في ذلك الصواريخ الباليستية، والصواريخ الأسرع من الصوت، وحتى النووية، متجاوزاً بذلك نطاق الدفاع التقليدي الذي كان يقتصر على اعتراض الصواريخ من الأرض. وقد أُعلن عن المبادرة رسمياً في 4 أبريل الجاري، تحت عنوان: "مبادرة الصناعة من SBI لدعم الجيل القادم من الدفاع الصاروخي التابع لوكالة الدفاع الصاروخي والقبة الذهبية لأمريكا"، حيث تسعى الوكالة للحصول على حلول مبتكرة من الشركات الصناعية لتصميم مكونات النظام مثل محركات الاعتراض، أنظمة الدفع، الأقمار الصناعية، أجهزة الاستشعار، والموجّهات الذكية. ومن المقرر أن تُنظم فعالية موسعة بعنوان "مشاركة صناعة SBI" بين 30 أبريل و2 مايو 2025، في مجمع فون براون في ترسانة ريدستون بهانتسفيل، ألاباما، بالشراكة مع قوة الفضاء الأمريكية، بهدف جذب شركات دفاعية تقليدية وغير تقليدية لعرض قدراتها التقنية.
