علماء يحولون غبار الألماس منخفض القيمة إلى مواد كمومية قوية
تعاون الباحثون في جامعة ملبورن ومنظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) في أستراليا مع المعهد الوطني الياباني لعلوم وتكنولوجيا الكم (QST) لتطوير طرق تصنيع متقدمة لتحويل غبار الماس منخفض القيمة إلى مواد عالية الأداء لتقنيات الكم. تهدف المهمة إلى زيادة خبرة أستراليا في التقنيات الكمومية وستعمل أيضًا على تقليل اعتماد الأمة على سلسلة التوريد العالمية للمواد الكمومية في المستقبل. قد تكون الكلمة الرائجة حاليًا هي الذكاء الاصطناعي أو الذكاء الاصطناعي، لكن التكنولوجيا التي نتطلع إليها هي بالتأكيد تكنولوجيا الكم. من الحوسبة إلى الاستشعار، تتمتع التقنيات الكمومية بالقدرة على إحداث ثورة في العالم الذي نعيش فيه اليوم. من اكتشاف التهديدات إلى الملاحة العالمية، واستشعار المؤشرات الحيوية إلى الحوسبة بسرعات لا يمكن تصورها، يحمل العصر الكمي وعدًا بأن عالمنا لن يبدو كما كان بعد الآن. ومع ذلك، فإن التحدي الرئيسي أمام مثل هذا الواقع هو درجة حرارة تشغيل التقنيات الكمومية. تتطلب معظم التطبيقات درجات حرارة شديدة البرودة تصل إلى الصفر المطلق (-273 درجة مئوية) للعمل فيها. ومن المستحيل تمامًا تحقيق ذلك في العمليات اليومية. ولهذا السبب ظل الباحثون يبحثون عن مواد كمومية تعمل في درجة حرارة الغرفة، والألماس أحد هذه المواد. كيف هو الكم الماس؟ على المستوى الجزيئي، يتكون الماس من شبكة من ذرات الكربون. ترتبط كل ذرة كربون في الماس بأربع ذرات كربون أخرى. الماس من الدرجة الكمومية هو حالة خاصة تحتوي على عيوب على المستوى الذري. هذه العيوب لا تحدث بشكل طبيعي بل يتم خلقها. أحد العيوب شائعة الاستخدام هو مركز الشواغر النيتروجيني (NV)، حيث يتم استبدال ذرة الكربون بذرة نيتروجين وتكون ذرة الكربون المجاورة مفقودة، مما يؤدي إلى وجود شاغر. يمكن استخدام مراكز NV للاستشعار الكمي لقياس المجالات المغناطيسية والمجالات الكهربائية ودرجة الحرارة وغير ذلك الكثير. ومع ذلك، فإن توليد مراكز NV بالماس أمر مكثف ومكلف. إذا تم استخدام غبار الماس، فسيكون له نفس خصائص الماس، ولكن استخدم مكونًا منخفض القيمة لتحقيق نفس النتيجة. بناء الخبرة والمرونة في حين أن التقنيات الكمومية هي المستقبل، فإن كيفية تطورها في بلد ما تعتمد على الوصول إلى المواد المتخصصة والمعرفة التصنيعية. الهدف الأسترالي هو تطوير مسار قابل للتطوير لإنتاج الماس من الدرجة الكمومية من المواد المتاحة محليًا. يتيح التعاون مع شركة QST في اليابان للباحثين الأستراليين الوصول إلى القدرات واختبار أساليب التصنيع الجديدة، مع ضمان السيادة التكنولوجية عندما يبزغ العصر الكمي. في الوقت الذي لا يمكن الاعتماد فيه على سلاسل التوريد العالمية إلى حد كبير، يعمل الباحثون الأستراليون على إزالة المخاطر عن سلاسل التوريد للشركات الناشئة والصناعات في المستقبل من خلال بناء القدرات المحلية. على المدى القصير، سيركز الباحثون على تحسين اتساق وأداء الماس النانو الكمي وعلى وضع مراكز NV بالقرب من السطح قدر الإمكان. ستحتاج الماسات النانوية أيضًا إلى اختبار الاستقرار وقدرات الاستشعار، والتي سيتم التحقق من صحتها بشكل أكبر من قبل CSIRO. إذا أمكن توسيع نطاق هذا النهج، فسوف يساعد أستراليا على تحويل غبار الماس إلى مواد كمومية عالية الأداء من أجل غد مستقبلي.
تم النشر: 2026-06-25 14:21:00
