اكتشاف مستشعر ثوري: قياس عيوب المواد في الوقت الفعلي!

اكتشاف مستشعر ثوري: قياس عيوب المواد في الوقت الفعلي!

في 15 أكتوبر 2025، قدم العلماء في جامعة هومبولت في برلين طريقة جديدة لقياس العيوب في الشبكات البلورية بدقة. ويمكن أن يكون لهذا التطور آثار بعيدة المدى على تكنولوجيا المواد المستخدمة في التطبيقات الحديثة مثل رقائق الكمبيوتر والنقاط الكمومية. يعد تحديد الشوائب في الشبكة البلورية والتحكم فيها أمرًا بالغ الأهمية لأن الذرات المفقودة في بنية الشبكة يمكن أن تحبس الإلكترونات والشحنات الكهربائية، مما يؤدي إلى ضوضاء كهرومغناطيسية غير مرغوب فيها. جامعة هومبولت في برلين تشير التقارير إلى أن مجموعة أبحاث "الضوئيات الكمومية المتكاملة" مع "Joint Lab Diamond Nanophotonics" في معهد فرديناند براون تحت قيادة البروفيسور الدكتور تيم شرودر، طورت هذه التكنولوجيا المبتكرة.

تمت معالجة التحدي المتمثل في تحديد موقع مصائد الشحنة على مقياس الحجم الذري باستخدام مستشعر مصمم حديثًا. وهذا يستغل العيوب في الشبكة البلورية، وخاصة مزيج من وظيفتين شاغرتين وذرة غريبة، تعرف باسم مركز الألوان. تتمتع مراكز الألوان بالقدرة على العمل كأجهزة استشعار لتحليل خصائص المواد بشكل فعال. يتيح المستشعر الجديد الكشف الدقيق عن الشحنات الكهربائية الفردية وبالتالي يضمن المراقبة في الوقت الفعلي التي تسمح بالقياسات على فترات تصل إلى جزء من المليون من الثانية.

التطبيقات والمعنى

وقد نُشر البحث مؤخرًا في مجلة Nature Communications، مما يؤكد أهميته العلمية. تفتح حساسية المستشعر المحددة للمجالات الكهربائية إمكانيات جديدة لعلماء المواد في العصر الكمي. من خلال إدخال مركز الألوان في الماس الاصطناعي، يمكن استخدام تغيرات اللون في الضوء لتحديد موضع مصائد الشحنات. وهذا يمكن أن يعزز التقدم الكبير في تطوير وتحليل المواد الصلبة.

وقد حصلت هذه التقنية على براءة اختراع في كل من ألمانيا والولايات المتحدة الأمريكية، مما يدل على الاهتمام الدولي بهذا البحث. لعب الدكتور جريجور بيبلو وجيم غوني تورون دورًا رئيسيًا في تطوير المستشعر، الذي تم التأكيد على إمكاناته بشكل خاص للتطبيقات المستقبلية في مختلف المجالات التكنولوجية. يسلط عمل الفريق الضوء على العلاقة العميقة بين علم المواد والضوئيات الكمومية ويمكن أن يكون له عواقب بعيدة المدى على التكنولوجيا الرقمية.

وفي الوقت الذي يتزايد فيه التركيز على كفاءة وموثوقية المواد، يعد هذا التطور خطوة مهمة إلى الأمام. يمكن أن يساعد تحديد موقع العيوب بدقة في الشبكات البلورية في تحسين أداء التقنيات الحالية وتطوير تقنيات جديدة.

لمزيد من التفاصيل حول هذا البحث الرائد، يرجى زيارة الموقع Science-online.org.