مباشر
أين يمكنك متابعتنا

أقسام مهمة

Stories

48 خبر
  • رياضة
  • فيديوهات
  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا
  • رياضة

    رياضة

  • فيديوهات

    فيديوهات

  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

    العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

  • "حرب الخليج"

    "حرب الخليج"

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

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

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

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

فصائل عراقية تعد بالرد على الهجوم الأمريكي السعودي خلال 72 ساعة

الثوري الإيراني يتحدى إجراءات الحظر ويعلن إطلاق بوابة إلكترونية آمنة للتواصل المباشر

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

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

وزارة البترول المصرية تصدر بيانا عقب حريق في سفينتين بميناء دمياط

مستشار خامنئي يهدد بتغيير استراتيجي بعد الضربات على العراق

"أمبري": تعرض ناقلة غاز طبيعي مسال يونانية ترفع علم برمودا لهجوم بمسيرة في ميناء دمياط المصري

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

القيادة المركزية الأمريكية تعلن شن ضربات جديدة على إيران

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

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

نتنياهو عقب لقائه هيغسيث: وزير الحرب الأمريكي أخبرني بشيء مثير للاهتمام (صور + فيديو)