“البرك فائقة التوصيل”: يمكن لشبكات دايموند الخفية تشغيل الرقائق الكمومية المستقبلية
سلط علماء أمريكيون الضوء على الفيزياء وراء الموصلية الفائقة للألماس، والتي يمكن أن تساعد المهندسين على تطوير أجهزة كمومية أكثر قوة، بما في ذلك رقائق الكم متعددة الوظائف. يتألف فريق البحث المشترك من خبراء من مختبر أرجون الوطني (ANL) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وجامعة ولاية بنسلفانيا، وكلية الهندسة الجزيئية بجامعة شيكاغو بريتزكر. واكتشفت رؤى جديدة حول كيفية تدفق الكهرباء عبر الماس دون مقاومة في ظل الظروف المناسبة. يمكن أن تؤدي هذه النتائج إلى رقائق كمومية متعددة الوظائف قادرة على الجمع بين العديد من التقنيات الكمومية داخل مادة واحدة. وقال ديفيد أوشالوم، دكتوراه، من UChicago PME: “يوفر هذا طريقة جديدة للتفكير من خلال دمج سلوك الموصلية الفائقة وأشباه الموصلات لخلق فرص للأجهزة الكمومية متعددة الوظائف”. وفقًا لأوشالوم، وهو أستاذ علوم الكم والهندسة والفيزياء في UChicago PME ومدير بورصة شيكاغو الكمومية، فإن هذا الاختراق يمكن أن يجعل التقنيات الكمومية أكثر كفاءة وأفضل تكاملًا مع التقنيات الكلاسيكية. اكتشاف غير متوقع يتم تقدير قيمة الماس في التكنولوجيا المتقدمة بسبب صلابته الاستثنائية وخصائصه البصرية وموصليته الحرارية (Tc). ويتميز بأعلى الموصلية الحرارية والصلابة المعدنية لأي مادة معروفة. ويمكن أيضًا أن يصبح موصلًا فائقًا عند تطعيمه بالبورون، وهو العنصر الذي يغير موصليته الكهربائية. منذ أكثر من عقدين من الزمن، اكتشف العلماء أن الماس يمكن أيضًا أن يصبح فائق التوصيل عندما يتم تطعيمه بذرات البورون، وهو عنصر يمكنه تغيير سلوكه الكهربائي. ولكن حتى الآن، ظلت الآليات الكامنة وراء هذه الظاهرة غير واضحة إلى حد كبير. ولتحليل هذه الظاهرة، قام الباحثون بتصنيع أغشية رقيقة من الماس عالية الجودة، تحتوي على ذرات بورون موزعة بعناية. وقد أذهلهم عندما اكتشفوا أنه على الرغم من مظهرها الموحد من الناحية الهيكلية، إلا أن الأفلام تحتوي على فسيفساء مخفية من المناطق المجهرية فائقة التوصيل. أطلق فريق البحث على هذه المناطق اسم “البرك”. وقد تم اكتشاف أيضًا أنها تتصل في النهاية ببعضها البعض، وبالتالي تسمح للتيار الكهربائي بالانتقال عبر المادة دون مقاومة. “لقد فاجأنا هذا الاكتشاف بالصدفة تمامًا لأن هذه الأفلام بلورية متجانسة من الناحية الهيكلية” ، قال نيتين سامارث، دكتوراه، وأستاذ الفيزياء وعلوم المواد والهندسة في جامعة ولاية بنسلفانيا، والمؤلف المشارك للورقة البحثية، نيتين سامارث. “لذا، كان السؤال: من أين تأتي هذه التفاصيل؟” منصة كمومية جديدة وفقًا للباحثين، فإن هذه المناطق فائقة التوصيل ليست ثابتة. يمكن تعديل شكلها وسلوكها عن طريق تغيير المجالات المغناطيسية ودرجة الحرارة والتيارات الكهربائية. ويعتقد الباحثون أن بإمكانهم تعلم كيفية ربطها بشكل أكثر كفاءة من خلال تحديد كيفية تحرك الإلكترونات فيما بينها. وهذا يمكن أن يعزز أداء الأجهزة الكمومية المستقبلية ويسمح لها بالعمل في درجات حرارة أعلى. وفي الوقت نفسه، يمكن تعديل العديد من المعلمات بشكل مستقل لتناسب خصائص المادة، بما في ذلك تركيز البورون، واتجاه البلورة، والإجهاد الميكانيكي، والأبعاد. وقال سامارث في بيان صحفي: “لدينا الآن خارطة طريق موثوقة لهندسة الموصلات الفائقة للألماس من خلال تعديل الخصائص الأساسية للمادة بشكل مستقل”. “هناك الكثير من الاحتمالات المثيرة هنا، لكل من التكنولوجيا الكمومية والكلاسيكية.” وأشار أوشالوم إلى أن هذا الاكتشاف يمكن أن يؤدي إلى إنشاء أجهزة كمومية متعددة الوظائف على الرقاقة. وخلص إلى القول: “تخيل تكنولوجيا مستقبلية تجمع بين الضوء، والدوران، والموصلية الفائقة، والمغناطيسية، كل ذلك في مادة واحدة يمكن للمرء أيضًا دمجها مع الإلكترونيات الدقيقة اليوم”. وقد نشرت الدراسة في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم (PNAS).
تم النشر: 2026-06-16 19:47:00
