طوّر علماء من جامعات أمريكية مختلفة طريقة جديدة لإنتاج أغشية فائقة الحساسية لا يتجاوز سمكها 10 نانومترات. ويُتوقع أن يُحدث هذا الاكتشاف ثورة في مجال الرؤية الليلية والتصوير الحراري، وسيكون له دور محوري في تطوير العديد من التقنيات الأخرى.
طُوِّرت هذه الطريقة المبتكرة لإنتاج الأغشية بفضل مشاركة ممثلين من معهد رينسيلار للفنون التطبيقية. كما لعب علماء وباحثون من العديد من المؤسسات التعليمية الأخرى دورًا محوريًا في هذه العملية. وقد أسفر هذا الجهد التعاوني عن اكتشاف ثوري من شأنه أن يُحدث تغييرًا جذريًا في شكل وأداء وتوافر أجهزة الرؤية الليلية وأجهزة التصوير الحراري.
تُفصّل الدراسة المنشورة طريقةً جديدةً لإنتاج أغشية بلورية فائقة الرقة. تتميز هذه الأغشية بتفوقها الكبير على سابقاتها، إذ تُظهر حساسيةً مُعززةً تُمكّنها من رصد مستويات منخفضة من الأشعة تحت الحمراء. كما أنها تُغني عن الحاجة إلى التبريد، مما يُقلل بشكلٍ ملحوظ من حجم الجهاز وتكاليف المعدات. يُعد هذا الاكتشاف تتويجًا لعدة تطورات سابقة. أنتجت تجارب سابقة أغشيةً مماثلة، لكنها كانت هشةً للغاية وتتكسر أثناء إزالتها من ركائز التصنيع. بعد أن حسّن العلماء العملية برمتها، لم يعد تقشر الغشاء يُمثل مشكلة. يُمكن الآن إزالة المنتج بسهولة أثناء الإنتاج دون التسبب في أي ضرر.
في البداية، حقق العلماء النتيجة المرجوة بإضافة طبقة جديدة. وُضعت هذه الطبقة بين الغشاء وركائز التصنيع، لتعمل كفاصل. سهّل هذا عملية الفصل ومنع حدوث أي تلف. إلا أن هذا الحل جعل الإنتاج معقدًا ومكلفًا للغاية. اقترح البروفيسور يونفنغ شي فكرة أكثر جدوى. فقد أثبت هو وزملاؤه نجاح العملية نفسها دون طبقة عازلة. تمثلت التحسينات في استخدام مادة تحتوي على الرصاص في تصنيع الغشاء. تقلل ذرات الرصاص من التفاعل بين الغشاء وركائز التصنيع، مما يقلل من احتمالية الالتصاق الجزئي.
مكّنت طريقة مبتكرة العلماء من إنتاج أغشية رقيقة للغاية بكميات كبيرة. تعتمد هذه العملية على مادة تُعرف باسم PMN-PT، تتميز بخصائص كهروحرارية محسّنة، مما يسمح لها بتوليد شحنة كهربائية عند تعرضها للحرارة. علاوة على ذلك، رفع العلماء الحساسية الحرارية العالية أصلاً إلى مستويات قياسية كانت تُعتبر مستحيلة سابقاً، وذلك من خلال ضغط الغشاء بشكل مكثف. بعد كل هذه التعديلات، بلغ سمك الغشاء 10 نانومترات، وهو رقم قياسي جديد في هذا المجال.
يفتح هذا التطور آفاقًا غير محدودة لتطوير عشرات التقنيات. فمن خلال زيادة الحساسية الحرارية، لا يمكن تغيير مبادئ تشغيل التصوير الحراري فحسب، بل يمكن أيضًا تعزيز كفاءة مناظير البندقية الحراريةتشمل هذه التقنيات المناظير أحادية العدسة وثنائية العدسة، وكاميرات متنوعة، وغيرها من معدات الجيل القادم. ومن المتوقع أيضاً حدوث قفزة نوعية في مجالات مثل المجال العسكري، والطب الحيوي، وعلم الفلك، والقيادة الذاتية، وغيرها. في هذه المجالات، سيساهم هذا التطور المبتكر في القضاء على العديد من المشكلات القائمة وتحسين كفاءة مختلف المعدات.
قد لا تؤثر هذه التغييرات على الأغشية الموصوفة فحسب، بل على أنواع أخرى من هذه العناصر البلورية أيضًا. نظريًا، سيفتح هذا آفاقًا أوسع لتطوير العديد من التقنيات، بما في ذلك الرؤية الليلية والتصوير الحراري. وقد حدد العلماء بالفعل مئات التطبيقات العملية لتطويرها. وفي المستقبل، سيزداد عددها، مما يزيد من أهمية هذا الإنجاز.
اترك تعليق