ابتكار أرفع سلك كهربائي بعرض 3 ذرات

كتبت: يارا كمال

طوّر العلماء أرفع أسلاك كهربائية يمكن صنعها، باستخدامها فتات صغير من الماس يُطلق عليه «بنية ألماسية» (diamondoid) لبناء سلك بعرض 3 ذرات فقط.

إن هذا السلك، الذي بُني على نطاق النانو مثل مكعبات جزيئية، مصنوع من سلسلة من البنى الألماسية مرتبطة بذرات الكبريت والنحاس، وقد تؤدي هذه الطريقة الفريدة التي ترتبط بها إلى أنسجة تولد الكهرباء ببساطة عن طريق الحركة.

إن البنى الألماسية، التي تتكون بشكل طبيعي في السوائل البترولية، هي هياكل صغيرة شبيهة بالأقفاص مصنوعة من الكربون والهيدروجين، وهي منجذبة لبعضها البعض بقوة من خلال ما يطلق عليه «قوى فان دير فالس»، وبسبب هذا الانجذاب، تتصل كل بنية ألماسية بالبنية التالية في سلسلة.

بمجرد أن ترتبط كل قفص من تلك الأقفاص الدقيقة بذرة نحاس واحدة وذرة كبريت واحدة، تنجذب الأقفاص الألماسية لتكوّن هيكل على شكل سلك مستمر.

قال الباحث «فيي هوا لي»، طالب الدراسات العليا في جامعة «ستانفورد»، إن ذرات النحاس والكبريت في كل هيكل على شكل قفص تنتهي في الوسط، مكونةً اللب الموصّل في السلك، بينما تنتهي البنى الألماسية إلى الخارج، مكونةً العازل الخارجي.

يجرب الباحثون الآن استبدال الكبريت والنحاس بمواد جديدة لمعرفة ما الأنواع الأخرى من الأسلاك النانوية التي يمكنهم أن يصنعوها بنفس التقنية.

حتى الآن، هم ينظرون إلى الكاديوم والزنك والحديد والفضة، كما أنهم يجربون أشكال أخرى لتلك الأقفاص الدقيقة مثل الكربورانات بدلًا من البنى الألماسية.

اعتمادًا على الجزيئات التي ستستخدمها في لب السلك، ستحصل على نوع مختلف من التوصيل الكهربائي، ما قد يسمح يومًا ما بنطاق واسع من التطبيقات، مثل الأسلاك الدقيقة للغاية في الأجهزة الكهربائية أو المواد فائقة التوصيل التي توصّل الكهرباء بدون أي فقدان نظرًا لهيكلها الجزيئي المعقد التكوين.

يمكن استخدامها أيضًا في أجهزة الطاقة الكهربائية الضغطية، والتي تنتج الكهرباء من الحركة. قال «نيكولاس ميلوش»، أحد أفراد الفريق البحثي، إنه يمكنك تخيّل حياكة تلك الأسلاك في الأقمشة لإنتاج الطاقة. وأضاف أن تلك الطريقة تعطينا أدوات متعددة يمكننا من خلالها أن نستخدم عدد من المكونات والظروف التجريبية لصناعة مواد جديدة ذات خصائص إلكترونية مضبوطة بدقة وفيزياء مثيرة.

المصادر: sciencealert  sciencedaily