مباشر
أين يمكنك متابعتنا

أقسام مهمة

Stories

55 خبر
  • رياضة
  • "حرب الخليج"
  • فيديوهات
  • رياضة

    رياضة

  • "حرب الخليج"

    "حرب الخليج"

  • فيديوهات

    فيديوهات

  • العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

    العملية العسكرية الروسية في أوكرانيا

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

"رويترز": هجوم بمسيرة على الأقل يستهدف منشأة تخزين غاز طبيعي مسال عائمة أمريكية في دمياط بمصر

الحوثيون يدينون القصف الأمريكي السعودي المشترك على الحشد الشعبي في العراق

وزارة البترول المصرية تصدر بيانا عقب حريق في سفينتين بميناء دمياط

تقرير عبري: إسرائيل والإمارات تجتمعان سرا في دولة ثالثة بهدف التحرك ضد إيران

"تطور مفاجئ".. دول خليجية تؤيد خطة إيران بتحصيل رسوم مرور طوعية في مضيق هرمز

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

مستشار خامنئي يهدد بتغيير استراتيجي بعد الضربات على العراق

العراق.. "الحشد الشعبي" يعلن إصابة اثنين من عناصره في قصف أمريكي سعودي

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

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

العراق.. مجلس الأمن يعقد اجتماعا طارئا برئاسة الزيدي لمناقشة الغارات الأمريكية السعودية

العراق.. انفجارات تدوي في قضاء الدبس بكركوك وسقوط إصابات

العراق.. مقتل 5 مستشارين إيرانيين في قصف أمريكي سعودي على مقار للحشد الشعبي (صورة)

"قناة 12" العبرية عن مسؤول أمريكي رفيع: إيران أطلقت صواريخ على قاعدة أمريكية في الأردن (فيديو)

مراسل RT: انفجار داخل أحد مقار "الحشد الشعبي" بمحافظة البصرة وآخر في قضاء الصويرة (فيديو)

أسفر عن مقتل شخص.. أوكرانيا تعلن الاتصال بطهران بعد هجومها على سفينة مدنية إيرانية في بحر قزوين

المافيا الإيطالية تلاحق مسيرات أوكرانية في السوق السوداء وزراخاروفا تعلق

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