نظارات واقية للدراجات النارية
وفر 24%! اشترِ نظارات واقية للدراجات النارية بسعر 219 د.ل فقط في ليبيا. متوفر حا
🛒 تسوق الآنعلماء يكتبون الخصائص الكهروفراغية في نيتريد الألمنيوم ويخفضون استهلاك الطاقة بنسبة 40%
علماء يكتبون الخصائص الكهروفراغية في نيتريد الألمنيوم ويخفضون استهلاك الطاقة بنسبة 40%
حقبة جديدة للإلكترونيات منخفضة الاستهلاك
حقق باحثون في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية إنجازاً علمياً قد يُحدث ثورة في خفض استهلاك الطاقة للأجهزة الإلكترونية اليومية. ولأول مرة، تمكن الفريق من كتابة الخصائص الكهروفراغية مباشرة في مادة نيتريد الألمنيوم — وهي مادة مُستخدمة بالفعل في مليارات أجهزة الجيل الخامس والواي فاي — باستخدام شعاع أيونات هيليوم عالي التركيز. وتتطلب المادة المعالجة حوالي 40 بالمئة أقل من الطاقة لتبديل استقطابها، مما يفتح الباب أمام جيل جديد من الإلكترونيات الدقيقة فائقة الكفاءة.
ونُشرت الدراسة في مجلة "أدفانسد ماتيريالز"، وتمثل نهجاً جديداً كلياً في معالجة نيتريدات وورتزيت من الفئة الثالثة والخامسة، وهي فئة من أشباه الموصلات التي لم يُعترف بإمكاناتها الكهروفراغية إلا في عام 2019. وعلى عكس المواد الكهروفراغية التقليدية التي تعتمد على تليين البنية البلورية بأكملها، يتصرف نيتريد الألمنيوم بشكل مختلف — حيث تسمح العيوب للقنوات أحادية البعد بالتبديل بشكل مستقل، كخيوط عمودية دقيقة تجتاز المادة.
كيف يعمل هذا الإنجاز العلمي
استخدم فريق البحث شعاع أيونات هيليوم بعرض نانومتر واحد فقط — وهو ضيق بما يكفي لاستهداف تفاصيل بدقة شبه ذرية — لإنشاء عيوب موضوعة بعناية في نيتريد الألمنيوم دون الإخلال بالبنية البلورية الكلية. وهذه العيوب التي كانت تُعتبر تقليدياً غير مرغوبة، تتيح في الواقع أعمدة ضيقة من الذرات لعكس اتجاهها الكهربائي بشكل مستقل بينما تبقى البلورة الأساسية سليمة.
وقال بوجدان دريزهاكوف، الباحث ما بعد الدكتوراه في مختبر أوك ريدج: "اليوم، كل من المادة وطريقة المعالجة مُستخدمتان بالفعل في صناعة الرقائق: نيتريد الألمنيوم مُستخدم على نطاق واسع في أجهزة الجيل الخامس والواي فاي، وشعاع أيونات الهيليوم أدوات شائعة لإجراء تغييرات دقيقة على الدوائر الكهربائية. الجديد هو الجمع بينهما لكتابة مناطق كهروفراغية حيث نريدها".
أرقام رئيسية
- 40% — الانخفاض في الطاقة المطلوبة لتبديل الاستقطاب في نيتريد الألمنيوم المعالج
- نانومتر واحد — عرض شعاع أيونات الهيليوم المستخدم للدقة شبه الذرية
- 2019 — العام الذي اعترف فيه بإمكانيات نيتريدات وورتزيت الكهروفراغية
- أدفانسد ماتيريالز — المجلة التي نُشرت فيها الدراسة
- براءة اختراع مؤقتة — تم تقديمها لطريقة التشعيع بالأيونات
- مكتب العلوم بوزارة الطاقة الأمريكية — المصدر الرئيسي لتمويل البحث
لماذا يهم هذا الأمر الذكاء الاصطناعي والحوسبة
تتجاوز تداعيات هذا الإنجاز الفضول المخبري. فمع تزايد استهلاك الكهرباء بشكل متفجر بسبب تطبيقات الذكاء الاصطناعي التوليدي والتعلم العميق ورؤية الحاسوب، أصبح إيجاد طرق لجعل الإلكترونيات الدقيقة أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة أمراً ملحاً. والأجهزة الكهروفراغية لا تحتاج إلى طاقة ثابتة لتخزين البيانات، مما يجعلها بطبيعتها أكثر موثوقية وأقل استهلاكاً للطاقة من البدائل الحالية. ومن خلال تمكين تبديل الاستقطاب بجهود كهربائية ميسورة في مادة متوافقة بالفعل مع تصنيع رقائق السيليكون التقليدي، يمكن لهذا الإنجاز المساعدة في توسيع نطاق الذاكرة القوية لأكثر تطبيقات الحوسبة تطلباً.
من المختبر إلى خط الإنتاج
أحد أكثر جوانب هذا البحث واعدية هو عمليته. فنيتريد الألمنيوم مادة قياسية بالفعل في صناعة الرقائق، وشعاع أيونات الهيليوم أدوات شائعة في تصنيع أشباه الموصلات. لن يحتاج صانعو الرقائق إلى تبني مواد جديدة بالكامل أو خطوات تصنيع جديدة — بل سيستخدمون الأدوات الموجودة بطريقة جديدة فحسب. وقد تم تقديم براءة اختراع مؤقتة لطريقة التشعيع بالأيونات التي تُدخل العيوب بشكل انتقائي مع الحفاظ على البنية الكلية للمادة. كما يُشير الاكتشاف إلى أن مواد أخرى قد تُظهر سلوك تبديل غير متوقع عندما يتم التحكم في العيوب بدلاً من تجنبها، مما قد يوسع نطاق البحث عن مواد كهروفراغية جديدة.
نظرة مستقبلية
بينما يتسابق العالم لبناء أنظمة ذكاء اصطناعي أكثر قوة وتستهلك مراكز البيانات كميات متزايدة من الكهرباء، تُقدم إنجازات علمية مثل هذا المختبر في أوك ريدج مساراً نحو الحوسبة المستدامة. إن الجمع بين خفض استهلاك الطاقة وتعزيز الاستجابة الكهروميكانيكية لمعدات الاتصالات اللاسلكية والتوافق مع عمليات التصنيع الحالية يجعل هذا اكتشافاً نادراً يمكن أن يصل إلى الأجهزة الواقعية أسرع مما هو متوقع.
مستقبل الإلكترونيات قد يُكتب — حرفياً — أيوناً واحداً في كل مرة.
— ليبيا برس / مكتب التكنولوجيا
