fbpx

مستقبل الكهرباء

مستقبل الكهرباء – توصيل الكهرباء بسرعة الضوء

عن مستقبل الكهراء وبالتالي مستقبل التقنية وكل شيء اخر تقريباً

عندما يتعلق الأمر بالحوسبة، وما يجري بداخل أجهزة الكمبيوتر، كلما اسرعنا في تحريك الإلكترونات وبالتالي نقل الكهرباء، زادت قدرتنا على نقل البيانات بصورة  أفضل، والآن أصبح بمقدور العلماء نقل الإلكترونات داخل الدوائر الإلكترونية النانوية  في زمن يبلغ أجزاء من الفيمتو ثانية (اقل من ربع واحد من الثانية) من خلال مخطط تجريبي.

ضوء وإلكترونات 

الخدعة التي يقوم عليها البحث الجديد هي التلاعب بالإلكترونات باستخدام  موجات الضوء ف التي تم إنتاجها خصيصا عن طريق  ليزر فائق السرعة. ورغم انه قد تمر فترة  فتره طويلة قبل أن يشق هذا التطبيق طريقه نحو الكمبيوتر المحمول الخاص بك، إلا أنه بالطبع يعد بالمزيد من التوقعات فيما يتعلق بأداء  أجهزتنا في المستقبل.

في الوقت الحالي ، يمكن تشغيل وإيقاف  أسرع المكونات الإلكترونية  في زمن يصل إلي واحد بيكو ثانية  picosecond ، أي أبطأ بألف مرة من الفيمتو ثانية ، وباستخدام تقنية متطورة تمكن  فريق  أوروبي من الباحثين يضم علماء الفيزياء من جامعة كونستانس من نقل تيارات كهربائية في زمن يبلغ  حوالي 600 (اوتو ثانية) الفيمتو ثانية تساوي الف اوتو ثانية” وبحسب تصريحات ويقول الفيزيائي Alfred Leitenstorfer من جامعة كونستانس في ألمانيا  “ربما يشكل هذا التطبيق مستقبلا بعيدا للالكترونيات”

تعاون دولي

الفريق الدولي من الفيزيائيين النظريين والتجريبيين من جامعة كونستانس ، وجامعة لوكسمبرج ، وجامعتي باريس-سود الفرنسية،  بالإضافة إلي مركزين لدراسة الفيزياء في إسبانيا هما مركز فيزياء المواد في دونوستيا  ومركز الفيزياء (DIPC) في سان سيباستيان  والذي تعاونوا خلال هذا المشروع لتطوير مجموعة من المخططات التجريبية للتلاعب النبضات الضوئية فائقة القصر، واجهوا تحديا آخر تمثل في تصنيع مكونات نانوية  مناسبة لتلك المقاييس بالغة  الدقة اللازمة للتلاعب بالإلكترونات.

نتيجة بحث الصور عن ‪Alfred Leitenstorfer‬‏

لكن التجهيزات التي وفرها مركز الضوئيات البصريات التطبيقية في جامعة كونستانس كانت كافية بحسب ماصرح به Alfred Leitenstorfer  “لحسن الحظ بالنسبة لنا ، لدينا مرافق من الدرجة الاولي تحت تصرفنا هنا في كونستانس” ، وبالفعل تمكن الباحثون من  بناء مخططهم  تجريبي والتلاعب بالنبضات الضوئية شديدة القصر، وبناء تقنيات النانو اللازمة لذلك، واستخدموا جهازا لتوليد أشعة الليزر ينتج   100,000,000 نبضة في الثانية واحدة للحصول على تيار قابل للقياس. وعن طريق هوائيات نانوية من الذهب، تم تركيز الحقل الكهربائي للنبضة في فجوة بقياس  ستة نانومتر “النانومتر يشكل واحد علي الف مليون من المتر”

ونتيجة لإعدادهم المتخصص وحفر لتلك الأنفاق الإلكترونية تمكن للباحثين من تسريع  التيارات الكهربائية في زمن أقل من فيمتو ثانيه- بما يشكل أقل من نصف فترة تذبذب المجال الكهربائي لنبضات الضوء، بحسب ما جاء في البحث الذي تم نشره في دورية Nature Physics.

جيل جديد من أجهزة الكمبيوتر.

تجاوز القيود المفروضة على التكنولوجيا التقليدية أشباه الموصلات السيليكون، شكل دوما تحديا كبيرا  للعلماء، ولكن استخدام الذبذبات الضوئية ذات السرعات الجنونية لمساعدة الإلكترونات على الوصول لسرعة يمكن أن توفر سبلاً  جديدة لتجاوز القيود المفروضة على الأجهزة الإلكترونية ، وفي مقدمتها بالطبع  أجهزه الكمبيوتر، لهذا يواصل  العلماء حاليا تجريب الطريقة التي يعمل فيها الضوء والإلكترونات معا بجميع الطرق المختلفة.

وفي نهاية المطاف ، يعتقد Alfred Leitenstorfer وفريقه أن القيود المفروضة على أنظمة الحوسبة اليوم يمكن التغلب عليها باستخدام plasmonic nanoparticles والأجهزة البصرية الضوئية optoelectronic devices,، بصرف النظر عن أن هذا النوع من  البحوث الأساسية قد يستغرق عقودا طويلة من أجل تحويلها إلى تطبيقات واقعية ” ، ويقول  Alfred Leitenstorfer الخطوة التالية هي التجربة مع مجموعة متنوعة من المخططات التجريبية باستخدام نفس المبدأ.

المصدر

https://www.sciencealert.com/scientists-demonstrate-they-can-conduct-electricity-at-close-to-the-speed-of-light

Avatar
زكريا أحمد عبد المطلب معلم علوم كاتب ومترجم علمي عبر العديد من مواقع التواصل الإجتماعي.