كشف باحثون في جامعة رايس عن ابتكار تقني يعتمد على التجاعيد متناهية الصغر في مادة الغرافين، حيث تبين ان هذه الانحناءات الحادة قادرة على تغيير الخصائص الكهربائية للمادة بشكل جذري ومفاجئ للمتخصصين.
واوضحت الدراسة التي نشرت في دورية علمية مرموقة ان هذا الاكتشاف يفتح آفاقا واسعة للتحكم في الاجهزة الالكترونية مستقبلا عبر اعادة تشكيل المادة على المستوى الذري بدلا من تغيير تركيبها الكيميائي التقليدي.
واضاف العلماء ان هذه النتائج تقدم دليلا ملموسا على ظاهرة الكهرباء الانضغاطية المرنة، وهي حالة فيزيائية يولد فيها الانحناء غير المتساوي للمادة شحنات كهربائية قوية تساهم في تطوير اداء الدوائر الدقيقة بشكل غير مسبوق.
اسرار الانحناءات الذرية في الغرافين
وبين الفريق البحثي ان الغرافين يتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون، حيث ركزت التجارب على التجاعيد التي تتشكل طبيعيا وتنضغط في مساحات بالغة الصغر تقل عن جزء من مليار من المتر.
واكد الخبراء انه عند هذا المستوى من الانحناء الحاد تنزاح الالكترونات نحو احد الجانبين، مما يخلق قطبين كهربائيين متعاكسين يعملان تماما مثل نهايتي بطارية متناهية الصغر داخل بنية المادة الكربونية النحيفة.
واظهرت التحليلات باستخدام مجسات مجهرية ومحاكاة حاسوبية ان هذه الانحناءات تعمل كـ مطبات سرعة كهربائية، مما يسمح بتوليد تيار ثابت عند تطبيق جهد كهربائي بسيط يصل الى فولت واحد فقط في التجربة.
مستقبل واعد للالكترونيات فائقة النحافة
وذكر الباحثون ان قوة الاستقطاب الناتجة عن هذه التجاعيد تفوق بمراحل كبيرة الانظمة التقليدية، حيث تبين ان حدة الانحناء هي العامل الحاسم والمؤثر بشكل اكبر بكثير من حجم التجعد نفسه في المادة.
واشار المختصون الى ان هذا الاكتشاف يدعم تنبؤات نظرية قديمة كان من الصعب اختبارها سابقا، ويمهد الطريق لتطوير جيل جديد من المستشعرات عالية الدقة والاجهزة الالكترونية التي تعتمد على استغلال عيوب المادة.
وختم الفريق البحثي بالقول ان هذه التجاعيد ستتحول من مجرد عيوب تصنيعية الى خصائص وظيفية مفيدة، مما يعزز من كفاءة الاجهزة في المستقبل ويفتح الباب امام ابتكارات تقنية تغير مفاهيم الهندسة الذرية.
