بلورات كمية تفتح آفاق الثورة التكنولوجية المقبلة

إنجاز علمي في جامعة أوبورن

نجح علماء من جامعة أوبورن الأمريكية في ابتكار نوع جديد من المواد يُمكن من التحكم بدقة غير مسبوقة في حركة الإلكترونات الحرة. يفتح هذا الاكتشاف أبواباً أمام جيل جديد من التطبيقات في مجالات الحوسبة الكمية والكيمياء الصناعية. وقد تم نشر نتائج البحث في مجلة ACS Materials Letters، حيث وُصفت بأنها خطوة ثورية تربط بين النظرية العلمية والتطبيق العملي.

الإلكترايدات السطحية المثبتة

تعتمد المواد الجديدة، المعروفة باسم الإلكترايدات السطحية المثبتة (Surface Immobilized Electrides)، على ربط جزيئات معدنية تُعرف بمركبات الإلكترونات المذابة بأسطح مستقرة مثل الألماس وكربيد السيليكون. تُتيح هذه البنية للإلكترونات الحركة بحرية في فراغات المادة بدلاً من ارتباطها بذرات محددة، مما يمنح المادة استقراراً كبيراً مع القدرة على تعديل خصائصها حسب الحاجة.

إمكانيات جديدة في الحوسبة والكيمياء

يمكن للإلكترونات أن تتجمع في “جزر كمية” تعمل كوحدات معالجة بيانات في الحواسيب الكمية، أو يمكنها الانتشار على شكل “بحر إلكتروني” يُسرع من التفاعلات الكيميائية المعقدة. يقول الدكتور إفانجيلوس ميليوردوس، أستاذ الكيمياء في جامعة أوبورن والمشرف على الدراسة: “بتعلم كيفية التحكم في الإلكترونات الحرة، يمكننا تصميم مواد تؤدي وظائف لم تخطر على بال الطبيعة”.

تجاوز حدود المواد التقليدية

يضيف زميله الدكتور مارسيلو كورودا من قسم الفيزياء: “مع تجاوزنا حدود المواد التقليدية، تزداد الحاجة إلى مواد جديدة تجمع بين إمكانيات البحث الأساسي والتطبيقات العملية، وهذا ما حققناه”.

ثورة في التكنولوجيا والتصنيع

يمكن أن تُحدث البلورات الجديدة ثورة مزدوجة، حيث تمهد الطريق لحواسيب كمية تستطيع معالجة المشكلات الرياضية والعلمية بسرعة تفوق الحواسيب الحالية بملايين المرات. كما يمكن استخدامها في تطوير محفزات كيميائية متقدمة تقلل من عدد الخطوات والتكاليف في تصنيع الوقود والأدوية والمواد الصناعية.

سهولة التصنيع والاستقرار

تتميز الإلكترايدات الجديدة بأنها مستقرة وسهلة التصنيع، على عكس نظيراتها السابقة التي كانت هشة وغير قابلة للتطبيق على نطاق واسع. يُؤكد الدكتور كوستانتين كليوكين، أستاذ هندسة المواد في الجامعة، قائلاً: “هذا البحث يجمع بين الفيزياء النظرية والهندسة التطبيقية، ليقدم نموذجاً لمواد يمكن تحويلها إلى أجهزة واقعية تُغير مستقبل التكنولوجيا والتصنيع”.