مادة كمومية ثورية تمهد الطريق لأجهزة إلكترونية أسرع ألف مرة
وحتى الآن، كانت الأجهزة الإلكترونية تعتمد على مواد مختلفة لأداء هذين الدورين، ولكن فريقا بحثيا من جامعة نورث إيسترن الأميركية تمكن من تطوير مادة كمومية تستطيع التغير بين حالتي التوصيل والعزل بسرعة مذهلة، مما قد يُحدث ثورة في عالم الإلكترونيات.
والمادة الكمومية نوع خاص من المواد تظهر خصائص فيزيائية غريبة وفريدة بسبب تأثيرات ميكانيكا الكم داخلها، أي أن سلوك الإلكترونات داخلها لا يتبع القوانين العادية للمواد، بل يخضع لقوانين ميكانيكا الكم، مما يؤدي إلى ظهور خواص غير معتادة مثل التوصيل الفائق، والمغناطيسية الغريبة، أو تغيرات سريعة في حالة التوصيل الكهربائي.
واستخدم الباحثون بهذا الإنجاز -الذي تم الإعلان عنه في دورية"نيتشر فيزيكس"- مادة مركبة من التانتالوم والكبريت (تشتهرباسم "تاس2") وهي مركب كيميائي ينتمي لفئة المواد الثنائية الأبعاد مثل الجرافين، وتتميز بترتيب إلكتروني معقد يجعلها تتغير بين حالات مختلفة مثل الحالة المعدنية الموصلة للكهرباء، والحالة العازلة.
وما قام به الباحثون في الدراسة الجديدة هو ابتكار طريقة جديدة للتحكم في هذه المادة، بحيث يمكنهم تغيير حالتها الكهربائية بسرعة وثبات عند درجات حرارة قريبة من حرارة الغرفة، وهو إنجاز لم يكن متاحا سابقا.
البناء على ما سبق
ويبني هذا الإنجاز على أعمال سابقة استخدمت نبضات ليزر فائقة السرعة لتغيير كيفية توصيل المواد للكهرباء بشكل مؤقت، لكن تلك التغييرات كانت تدوم لفترات قصيرة جدا وعادةً في درجات حرارة منخفضة للغاية.
ولكن الباحثين يؤكدون في دراستهم أنهم تمكنوا مع المادة الكمومية المطورة من الاحتفاظ بالحالة الموصلة أو العازلة لفترات طويلة عند درجات حرارة قريبة من حرارة الغرفة، وهو ما لم يكن ممكنا سابقا.
وأوضحوا أن التحويل بين التوصيل والعزل عند الحاجة يتحقق بمجرد تسليط ضوء أو استخدام حرارة معينة، مما يجعل الأجهزة الإلكترونية أصغر في الحجم وأكثر كفاءة وأسرع في الأداء.
ويقول ألبرتو دي لا توري أستاذ مساعد في الفيزياء بجامعة نورث إيسترن والمؤلف الرئيسي للبحث في بيان نشره موقع الجامعة "هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام تطوير أجهزة حاسوب وهواتف ذكية أسرع كثيرا، حيث يمكن التحكم في تدفق الكهرباء في المادة بسرعة تقارب سرعة الضوء، مما يعني أداء غير مسبوق ينقل سرعة المعالجات من غيغاهيرتز إلى تيراهيرتز، مما يجعل الحواسيب أسرع بألف مرة".
ويضيف أن "هذه الخطوة تمثل بداية عصر جديد في عالم الإلكترونيات، قد يحل محل تكنولوجيا السيليكون الحالية ويغير شكل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها يوميا".
هاشتاغز
جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا
اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:
التعليقات
لا يوجد تعليقات بعد...
أخبار ذات صلة
الجزيرة
منذ يوم واحد
- الجزيرة
مادة كمومية ثورية تمهد الطريق لأجهزة إلكترونية أسرع ألف مرة
تخيل أن لديك مصباحا كهربائيا يحتاج إلى سلك موصل للكهرباء لكي يضيء، وآخر عازلا لمنع مرور التيار في أماكن معينة. وحتى الآن، كانت الأجهزة الإلكترونية تعتمد على مواد مختلفة لأداء هذين الدورين، ولكن فريقا بحثيا من جامعة نورث إيسترن الأميركية تمكن من تطوير مادة كمومية تستطيع التغير بين حالتي التوصيل والعزل بسرعة مذهلة، مما قد يُحدث ثورة في عالم الإلكترونيات. والمادة الكمومية نوع خاص من المواد تظهر خصائص فيزيائية غريبة وفريدة بسبب تأثيرات ميكانيكا الكم داخلها، أي أن سلوك الإلكترونات داخلها لا يتبع القوانين العادية للمواد، بل يخضع لقوانين ميكانيكا الكم، مما يؤدي إلى ظهور خواص غير معتادة مثل التوصيل الفائق، والمغناطيسية الغريبة، أو تغيرات سريعة في حالة التوصيل الكهربائي. واستخدم الباحثون بهذا الإنجاز -الذي تم الإعلان عنه في دورية"نيتشر فيزيكس"- مادة مركبة من التانتالوم والكبريت (تشتهرباسم "تاس2") وهي مركب كيميائي ينتمي لفئة المواد الثنائية الأبعاد مثل الجرافين، وتتميز بترتيب إلكتروني معقد يجعلها تتغير بين حالات مختلفة مثل الحالة المعدنية الموصلة للكهرباء، والحالة العازلة. وما قام به الباحثون في الدراسة الجديدة هو ابتكار طريقة جديدة للتحكم في هذه المادة، بحيث يمكنهم تغيير حالتها الكهربائية بسرعة وثبات عند درجات حرارة قريبة من حرارة الغرفة، وهو إنجاز لم يكن متاحا سابقا. البناء على ما سبق ويبني هذا الإنجاز على أعمال سابقة استخدمت نبضات ليزر فائقة السرعة لتغيير كيفية توصيل المواد للكهرباء بشكل مؤقت، لكن تلك التغييرات كانت تدوم لفترات قصيرة جدا وعادةً في درجات حرارة منخفضة للغاية. ولكن الباحثين يؤكدون في دراستهم أنهم تمكنوا مع المادة الكمومية المطورة من الاحتفاظ بالحالة الموصلة أو العازلة لفترات طويلة عند درجات حرارة قريبة من حرارة الغرفة، وهو ما لم يكن ممكنا سابقا. وأوضحوا أن التحويل بين التوصيل والعزل عند الحاجة يتحقق بمجرد تسليط ضوء أو استخدام حرارة معينة، مما يجعل الأجهزة الإلكترونية أصغر في الحجم وأكثر كفاءة وأسرع في الأداء. ويقول ألبرتو دي لا توري أستاذ مساعد في الفيزياء بجامعة نورث إيسترن والمؤلف الرئيسي للبحث في بيان نشره موقع الجامعة "هذا الاكتشاف يفتح الباب أمام تطوير أجهزة حاسوب وهواتف ذكية أسرع كثيرا، حيث يمكن التحكم في تدفق الكهرباء في المادة بسرعة تقارب سرعة الضوء، مما يعني أداء غير مسبوق ينقل سرعة المعالجات من غيغاهيرتز إلى تيراهيرتز، مما يجعل الحواسيب أسرع بألف مرة". ويضيف أن "هذه الخطوة تمثل بداية عصر جديد في عالم الإلكترونيات، قد يحل محل تكنولوجيا السيليكون الحالية ويغير شكل الأجهزة الإلكترونية التي نستخدمها يوميا".
الجزيرة
منذ 2 أيام
- الجزيرة
لماذا تعد سويسرا من بين أسرع الدول ارتفاعا بدرجات الحرارة؟
تتأثر سويسرا بشكل خاص بتغير المناخ، حيث ترتفع درجات الحرارة المتوسطة بوتيرة أسرع من معظم البلدان الأخرى. وتُظهر البيانات طويلة المدى أن الاحتباس الحراري يتسارع بمعدل أسرع بمرتين من المتوسط العالمي، وهو ما يؤثر خصوصا على ذوبان الثلوج والأنهار الجليدية. كان يونيو/حزيران 2025 ثاني أكثر الشهور حرارة في سويسرا منذ بدء قياس درجات الحرارة عام 1864. كما سُجِّلت درجات حرارة قصوى في دول أخرى، من أوروبا إلى الولايات المتحدة. يؤثر ارتفاع درجات الحرارة الناجم عن تغير المناخ الناجم عن أنشطة الإنسان على جميع مناطق الكوكب، ومع ذلك، ترتفع درجات الحرارة في بعض الدول أكثر من غيرها. ففي سويسرا، يتسارع الاحتباس الحراري بمعدل أسرع بمرتين من المتوسط العالمي، وفقا للمكتب الاتحادي للأرصاد الجوية وعلم المناخ (ميتيو سويس). كما يؤثر ارتفاع درجات الحرارة في سويسرا على السكان والأنشطة الاقتصادية والمناظر الطبيعية وذوبان الثلوج والأنهار الجليدية. وتُشكل موجات الحر الشديدة والمتكررة خطرا صحيا جسيما، كما تُهدد الحرارة المحاصيل الزراعية والنشاط السياحي. وفي الجبال، تذوب الأنهار الجليدية والتربة الصقيعية، ويتزايد خطر الكوارث الطبيعي. وكان ارتفاع درجة الحرارة في سويسرا ملحوظا بشكل خاص بين عامي 2015 و2024. وانتهت هذه الفترة بتسجيل البلاد أعلى 3 سنوات حرارة على الإطلاق (2022 و2023، و2024). وكان متوسط درجة الحرارة في هذه الفترة أعلى بمقدار 2.3 درجة مئوية من متوسط الفترة من 1951 إلى 1980. وتُعدّ سويسرا من أسرع دول العالم ارتفاعا في درجات الحرارة وفقا لبيانات الأمم المتحدة. وتندرج ضمن هذه الفئة أيضا دول البلطيق، وروسيا، ودول أوروبا الوسطى، ودول الخليج العربي. وتتصدر القائمة مجموعة من الجزر المغطاة بالجليد، تُعرف باسم سفالبارد، والتابعة للنرويج. إعلان ويعزى ارتفاع درجات الحرارة في سويسرا بشكل أسرع من البلدان الأخرى لكونها دولة غير ساحلية، ولا تستفيد من تأثير المحيطات العازل، القادر على امتصاص كميات كبيرة من الحرارة. عالميا، ترتفع درجة حرارة القارات أكثر من المحيطات. كما يلعب ارتفاع جبال الألب وتضاريسها دورا محوريا. إذ يذوب الثلج والجليد بوتيرة أسرع فأسرع، مما يُقلل من قدرة الأرض على عكس ضوء الشمس إلى الفضاء، أو ما يُسمى "تأثير البياض". وتميل الأسطح المكشوفة، مثل التربة والصخور التي تنطلق بفعل انحسار الأنهار الجليدية، إلى امتصاص المزيد من الحرارة. وهذا يُسرّع من ارتفاع درجة حرارة البلاد بشكل عام. يقول أود أونترسي، عالم الأرصاد الجوية في "ميتيو سويس"، إن "النسبة الكبيرة من المناطق الجبلية هي من بين العوامل الرئيسية التي تفسر ارتفاع درجة حرارة سويسرا بشكل أسرع من البلدان الأخرى". وتشير البيانات إلى أن درجات الحرارة ارتفعت في جميع مناطق سويسرا. لكن حرارة الجانب الشمالي من جبال الألب زادت أكثر من المناطق الجنوبية، ويُعزى ذلك إلى أن شمال جبال الألب كان يتميز قبل عام 1940 بشتاء أكثر برودة وجفافا، قبل أن تقل برودتها. ولحقت المناطق الواقعة شمال جبال الألب، والتي بدأت بظروف أكثر برودة، بالمناطق الجنوبية، وقد أدى ذلك إلى ارتفاع أكبر في درجات الحرارة في الشمال بأكثر من 3 درجات مئوية، مقارنة بالجنوب (أكثر من 2.7 درجة مئوية) على مدى الـ150 عاما الماضية. ويرى باحثون أن جهود مكافحة الضباب الدخاني ربما ساهمت أيضا في ارتفاع درجات الحرارة في سويسرا وأوروبا عموما. فالجسيمات الملوثة في الغلاف الجوي، أو الهباء الجوي، تحجب جزءا من ضوء الشمس، وقد يكون لها تأثير تبريدي على المناخ. وفي سويسرا، تراجعت تركيزات الهباء الجوي في الأراضي المنخفضة بشكل كبير على مدى الـ60 عاما الماضية، ويرى عالم الأرصاد الجوية أود أونترسي أن ذلك أدى إلى انخفاض الضباب والغيوم على ارتفاعات منخفضة فوق الهضبة، مما أدى إلى زيادة الإشعاع الشمسي. وتشهد سويسرا جراء الحرارة الزائدة ذوبانا سريعا للأنهار الجليدية بسبب التغيرات المناخية، حيث فقدت أنهارها الجليدية حوالي 10% من حجمها بين عامي 2022 و2023. وكان انهيار نهر بيرش الجليدي في جبال الألب تحذيرا مقلقا حول خطورة ارتفاع درجات الحرارة في البلد السياحي. وتشير البيانات إلى أن درجات الحرارة في سويسرا ستستمر في الارتفاع بشكل أسرع من أي مكان آخر، وسيتعين على البلاد التكيف مع مناخ مختلف بشكل متزايد عن الماضي.
الجزيرة
منذ 3 أيام
- الجزيرة
"أوبن إيه آي" و"مايكروسوفت" تتعاونان لتدريب المعلمين على الذكاء الاصطناعي
حصل الاتحاد الأميركي للمعلمين، الذي يعد من كبريات نقابات المعلمين في الولايات المتحدة، على تمويل وصل إلى 23 مليون دولار من 3 شركات عملاقة عاملة في قطاع الذكاء الاصطناعي، وهي " مايكروسوفت" و" أوبن إيه آي" و" آنثروبيك"، وذلك وفق تقرير "نيويورك تايمز" عن الأمر. ووضح الاتحاد أنه يستخدم هذا التمويل من أجل بناء أكاديمية وطنية للذكاء الاصطناعي والتدريب على استخدامه، وذلك عبر تقديم خدمات منوعة بدءا من ورش العمل العملية للمعلمين حول كيفية استخدام التقنية وحتى جلسات الحوار والمناقشة المباشرة مع مطوري التقنية لتفادي الأخطاء المستقبلية، وذلك حسب التقرير. وقالت راندي وينجارتن، رئيسة الاتحاد الأميركي للمعلمين في مقابلة مع "نيويورك تايمز"، أن الأكاديمية الجديدة ستكون مساحة آمنة للتدريب، حيث يلتقي أعضاء هيئة التدريس وموظفي المدارس مع خبراء الذكاء الاصطناعي ليتعلموا كيف تعمل تقنية الذكاء الاصطناعي، فضلا عن آليات استخدامها ودمجها في العملية التعليمية بشكل ملائم. وأشار التقرير إلى أن التمويل من شركات الذكاء الاصطناعي هو جزء من حملة تقودها الشركات التكنولوجيا لإعادة صياغة التعليم باستخدام روبوتات الدردشة التوليدية، وذلك وسط حملة تجميد التمويل من إدارة ترامب إلى المدارس، وهو الأمر الذي أوقف تمويلات وصلت إلى 7 مليارات دولار من الوصول إلى المدارس، إذ وجهت حكومة ترامب شركات الذكاء الاصطناعي بتقديم الدعم اللازم للمدارس والمؤسسات التعليمية. وعلى صعيد آخر، واجهت الخطوة تحديات من أطراف مشككة في جودتها، إذ أشار التقرير إلى أبحاث تؤكد غياب الأدلة على جودة أدوات الذكاء الاصطناعي التوليدي، وهو الأمر الذي عززته دراسة أشارت إلى أن 3 أدوات ذكاء اصطناعي ارتكبت أخطاء جسيمة في تلخيص مجموعة من القضايا القانونية، وشكّلت خطرا غير مقبول على آلية التعلم في المدرسة. كما ذكر التقرير أن دراسة "مايكروسوفت" وجامعة كارنيجي ميلون الأخيرة وجدت أن الاعتماد على الذكاء الاصطناعي يعيق التفكير النقدي ويمنعه من التطور، ومن جانب آخر حذر تريفور جريفى، محاضر في دراسات العمل بجامعة كاليفورنيا، أن شركات الذكاء الاصطناعي قد تستخدم هذا التعاون كفرصة تسويقية للترويج لمنتجاتها وأنشطتها في قطاع الذكاء الاصطناعي.
