قصة “مادة معجزة” ستحدث ثورة في التكنولوجيا

الترند العربي – متابعات

قبل 20 عامًا، أعلن العلماء أنهم ابتكروا مادة معجزة جديدة ستغير حياتنا، أطلقوا عليه اسم الجرافين .

تتكون هذه المادة من طبقة واحدة من ذرات الكربون مرتبة في نمط سداسي، وهي واحدة من أقوى المواد التي تم صنعها على الإطلاق، وهي موصل أفضل للكهرباء والحرارة من النحاس.

بدت آفاق إحداث ثورة في التكنولوجيا لا نهاية لها، وكان من المتوقع ظهور جيل جديد من المعالجات وأجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة.

وذكرت التقارير أنه يمكن أن يسمح للبطاريات بشحنها بشكل أسرع 5 مرات، ويجعل الخرسانة أقوى بنسبة 35%، حتى أنه تم طرحه كحل للحفر.

ويُقال إن مجرد مزجها مع مادة السطح التقليدية سيتم القضاء على لعنة القيادة الحديثة بحسب تقرير نشرته صحيفة “ذا جارديان” البريطانية.

وحصل علماء جامعة مانشستر الذين اكتشفوه، أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف، على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2010، وتم إنشاء معهد وطني للجرافين في الجامعة.

لكن الضجيج حول هذه المادة المعجزة تضاءل بشكل كبير، لم يُحدث الجرافين ثورة إلكترونية بعد؛ الحفر لا تزال معنا.

عن سر هذا الاختفاء، قال السير كولين همفريز، أستاذ علوم المواد في جامعة كوين ماري في لندن: «لا يزال الجرافين مادة واعدة للغاية. وكانت المشكلة هي زيادة إنتاجها. ولهذا السبب لم تحقق التأثير الذي كان متوقعا».

وأوضح همفريز أن الجرافين كان يُصنع في الأصل بطريقة غير عادية إلى حد ما، ابتكرها جيم ونوفوسيلوف عن طريق وضع شريط لاصق على كتل من الجرافيت وتقشير الطبقات حتى حصلوا على طبقة بسمك الذرة.

أضاف: «لكنها ستكون مجرد شريحة صغيرة، يبلغ عرضها بضعة ملليمترات. لا يمكنك صنع أجهزة إلكترونية بخردة كهذه. بالنسبة للأجهزة العاملة، يجب أن يكون لديك رقائق من المواد بحجم 6 بوصات على الأقل».

أردف: «لذا أنفقت شركات IBM، وSamsung، وIntel المليارات في محاولة لزيادة إنتاج الجرافين لإنتاجه بأشكال وكميات مفيدة – دون نجاح يذكر».

ونتيجة لذلك، تم تعليق ثورة الجرافين، على الرغم من وجود دلائل مشجعة مؤخرًا على أن التكنولوجيا قد تستعيد قريبًا الكثير من وعدها الأصلي بحسب التقرير

يعتقد همفريز أنه يمكن إعادة تنشيط السوق قريبًا بفضل الاختراقات في تصنيع الأجهزة المعتمدة على الجرافين.

وحقق همفريز وزملاؤه تطورًا رئيسيًا في هذه الحملة، حيث أدركوا أن التكنولوجيا المستخدمة في صنع مكونات نيتريد الغاليوم الإلكترونية يمكن استغلالها لصنع الجرافين على نطاق واسع.

قال همفريز، الذي أنشأ منذ ذلك الحين شركة فرعية تدعى «باراجراف» مع فريقه: «لقد استخدمنا بعضًا من الجرافين الأول الذي صنعناه بهذه الطريقة لصنع جهاز استشعار يمكنه اكتشاف المجالات المغناطيسية».

يتم استخدام هذه الأجهزة من قبل «باراجراف» بطريقتين: أولاً، لصنع أجهزة استشعار تقيس المجالات المغناطيسية، ويمكن استخدامها للكشف عن البطاريات المعطوبة في الدراجات الإلكترونية والدراجات البخارية الإلكترونية، مما يمنع الحرائق.

أما النوع الثاني من أجهزة الاستشعار فيمكنه التمييز بين الالتهابات البكتيرية والفيروسية، مما يوضح ما إذا كانت المضادات الحيوية ستكون العلاج المناسب.

قال همفريز: «نعتقد أيضًا أنه يمكننا استخدام أجهزة الاستشعار الحيوية لدينا لاكتشاف ما إذا كان شخص ما مصابًا بالإنتان أم لا، في بضع دقائق».

وأضاف أن حقيقة أن أجهزة الجرافين من المرجح أن تستهلك طاقة أقل من الأجهزة الحالية أمر مهم أيضًا: «عصر السيليكون يقترب من نهايته. لقد وصلنا إلى الحد الأقصى لعدد الترانزستورات التي يمكننا حشرها على شريحة واحدة بينما تتضاعف الطاقة التي تستهلكها كل ثلاث سنوات».

أردف: «ما سبق يعني أنه إذا لم يحدث شيء، وواصلنا ما نفعله، فإن أجهزة السيليكون سوف تستهلك كل توليد الكهرباء في العالم، وهو ما يمثل تهديدًا كبيرًا لتطلعاتنا إلى تحقيق صافي صفر للطاقة».

وختم: «ربما وصلت تكنولوجيا الجرافين في وقت متأخر عما كنا نأمله في الأصل، ولكن لديها القدرة على التغلب على هذه المشاكل وإحداث فرق حقيقي في الحياة الحديثة».