مباشر
أين يمكنك متابعتنا

أقسام مهمة

Stories

26 خبر
  • رياضة
  • "حرب الخليج"
  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا
  • رياضة

    رياضة

  • "حرب الخليج"

    "حرب الخليج"

  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

    العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

  • خطة ترامب لإنهاء الحرب في غزة

    خطة ترامب لإنهاء الحرب في غزة

  • فيديوهات

    فيديوهات

علماء يرسمون خريطة ذرية ثلاثية الأبعاد لمادة غامضة لأول مرة

تمكن باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، لأول مرة، من قياس التركيب الذري ثلاثي الأبعاد لـ"المواد الكهرحديدية المرتخية" (Relaxor ferroelectrics) الغامضة، بشكل مباشر.

علماء يرسمون خريطة ذرية ثلاثية الأبعاد لمادة غامضة لأول مرة
صورة تعبيرية / Gettyimages.ru

وتستخدم هذه المواد لعقود في تقنيات حيوية مثل أجهزة الموجات فوق الصوتية في التصوير الطبي، والميكروفونات، وأجهزة السونار في الغواصات والسفن.

وتكمن قيمتها في حساسيتها الشديدة للمجالات الكهربائية، ما يجعلها مثالية لتخزين الطاقة والاستشعار فائق الكفاءة.

والسبب وراء الأداء المذهل لهذه المواد يكمن في تركيبها الداخلي، لكن المفارقة أن هذا التركيب ظل لغزا لعقود. فبينما تتسم البلورات العادية بترتيب ذري منتظم يمكن توقعه، تتميز "المواد الكهرحديدية المرتخية" بـ"الاضطراب الكيميائي"، ما جعل قياس تركيبها ثلاثي الأبعاد مستحيلا حتى الآن، واضطر العلماء للاعتماد على نماذج غير مكتملة.

وللتغلب على هذه العقبة، استخدم الفريق تقنية متطورة تسمى "علم الطبقات الإلكتروني متعدد الشرائح" (MEP). وتعتمد هذه التقنية على مسح المادة بحزمة إلكترونية نانوية بشكل تسلسلي، والتقاط أنماط حيود متداخلة في كل موضع، ثم استخدام خوارزميات لإعادة بناء هذه الأنماط إلى خريطة ثلاثية الأبعاد عالية الدقة للتركيب الذري للمادة. 

وتشرح الباحثة مينغلين تشو، المشاركة الأولى في الدراسة: "هذه المناطق المتداخلة تحتوي على معلومات كافية لإعادة بناء صورة ثلاثية الأبعاد للجسم ودالة موجة الإلكترون".

وكشف هذا القياس المباشر عن مفاجأة كبيرة: المناطق القطبية الداخلية (جيوب الشحنات المسؤولة عن الأداء الفائق للمادة) كانت أصغر بكثير وأكثر تعقيدا مما كانت تشير إليه كبرى عمليات المحاكاة الحاسوبية. 

كما كشف عن مستوى من "الاضطراب الكيميائي" تجاهلته النماذج القياسية السابقة تماما.

وعندما دمج الباحثون هذه الملاحظات الجديدة في النماذج الحاسوبية، تمكنوا من تحسين دقتها بشكل كبير، والانتقال من نماذج عشوائية إلى نماذج تعكس بدقة كيفية تنسيق الأنواع الكيميائية المختلفة وحالات شحنتها لقيادة سلوك المادة.

وعلق البروفيسور جيمس لوبو، المؤلف الرئيسي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "الآن بعد أن أصبح لدينا فهم أفضل لما يحدث بالضبط، يمكننا التنبؤ بشكل أكيد من تصميم الخصائص التي نريد أن تحققها المواد. وما يزال المجتمع البحثي يطور طرقا لتصميم هذه المواد، ولكن لكي نتنبأ بالخصائص التي ستمتلكها تلك المواد، يجب أن تعرف ما إذا كان نموذجك صحيحا".

ومع وجود "خريطة متحقق منها" للتركيب الذري، أصبح العلماء الآن قادرين على التنبؤ والتحكم بشكل أفضل في خصائص هذه المواد. وهذا سيسرع من تطوير أجهزة طبية أكثر دقة للموجات فوق الصوتية والسونار، وأنظمة تخزين طاقة ذات سعة أعلى ومكونات إلكترونية متقدمة للحوسبة الأسرع.

نشرت النتائج في مجلة Science في 30 أبريل. وشارك في البحث فريق موسع من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة ألاباما في برمنغهام، والمعهد المتقدم للعلوم والتكنولوجيا في كوريا، وجامعة بنسلفانيا، وجامعة رايس.

المصدر: ساينس ديلي

التعليقات

فورين بوليسي: على ترامب إعادة تعريف النصر على إيران.. فشل استراتيجي وخسائر يقودان واشنطن للهزيمة

عراقجي: أمن مصر يشكل أهمية قصوى لإيران.. يجب أن نكون يقظين تجاه مخططات إسرائيل

"فارس" تنشر صورا فضائية جديدة للأضرار في قاعدة علي السالم بالكويت جراء هجمات إيرانية

ترامب يسعى لتعديل مشروع غراهام لـ"عقوبات جهنمية" ضد روسيا

"رويترز": 25 سفينة تعبر باب المندب مع استمرار الحظر على السفن السعودية

"الحرس الثوري" يعلن عن استهداف ناقلتي نفط مخالفتين في مضيق هرمز

"رويترز": خالد بن سلمان حث واشنطن على تجنب استهداف الحوثيين

مصدر مصري: "حماس" والفصائل الفلسطينية وافقت على خطة خارطة الطريق لتنفيذ المرحلة الثانية من اتفاق غزة

"فارس" تنشر صورا فضائية لـ"الأضرار" بقاعدة "موفق السلطي" وحرس الثورة يوجه رسالة للجيش الأمريكي(صورة)

ترامب يبدي شكوكا بشأن منح أوكرانيا ترخيصا لإنتاج "باتريوت" ويوفد مبعوثيه إلى كييف

إنفانتينو تجاوز الخط الأحمر.. مسؤول روسي يؤيد قرار "يويفا" بمقاطعة كأس العالم

ترامب يعلق على حادث ناقلة الغاز الطبيعي المسال الأمريكية في ميناء دمياط المصري (فيديو)

الحرس الثوري الإيراني يقول إنه "دمر مروحيات عسكرية في قاعدة علي السالم" ويوجه رسالة لشعب الكويت

فصائل عراقية تعد بالرد على الهجوم الأمريكي السعودي خلال 72 ساعة

"رويترز": مسيرة تستهدف منشأة تخزين غاز طبيعي مسال عائمة أمريكية في دمياط بمصر

بعد ثبوت صحة صورته مع نتنياهو.. بيروت تصدر بلاغ بحث وتحر بحق رجل الأعمال اللبناني أنطون صحناوي (صور)

صحيفة: انفجار ضخم في بولندا تزامنا مع ضربات روسية لأوكرانيا (فيديوهات)