مجلة أقلام مرحبا بك في مجلة أقلام , هنا ستجد آخر المقالات والأخبار
تم العثور على جزيء كربون فريد يمتلك القدرة على العمل كمفاتيح متعددة عالية السرعة في وقت واحد.
حقق فريق دولي من الباحثين ، بما في ذلك باحثون من معهد فيزياء الحالة الصلبة بجامعة طوكيو ، اكتشافًا رائدًا. لقد أثبتوا بنجاح استخدام جزيء واحد يسمى الفوليرين كمفتاح ، على غرار الترانزستور. حقق الفريق ذلك من خلال استخدام نبضة ليزر تمت معايرتها بدقة ، مما سمح لهم بالتحكم في مسار الإلكترون الوارد بطريقة يمكن التنبؤ بها.
يمكن أن تكون عملية التبديل التي يتم تمكينها بواسطة جزيئات الفوليرين أسرع بكثير من المفاتيح المستخدمة في الرقائق الدقيقة ، مع زيادة السرعة من ثلاثة إلى ستة أوامر من حيث الحجم ، اعتمادًا على نبضات الليزر المستخدمة. قد يؤدي استخدام محولات الفوليرين في الشبكة إلى إنشاء جهاز كمبيوتر بقدرات تتجاوز ما يمكن تحقيقه حاليًا باستخدام الترانزستورات الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم القدرة على إحداث ثورة في أجهزة التصوير المجهري من خلال توفير مستويات غير مسبوقة من الدقة.
منذ أكثر من 70 عامًا ، اكتشف الفيزيائيون أن الجزيئات تصدر إلكترونات في وجود مجالات كهربائية ، وبعد ذلك ، أطوال موجية معينة من الضوء. خلقت انبعاثات الإلكترون أنماطًا أثارت الفضول لكنها استعصت على التفسير. لكن هذا قد تغير بفضل التحليل النظري الجديد ، الذي لا يمكن أن يؤدي تشعبه فقط إلى تطبيقات جديدة عالية التقنية ولكن أيضًا تحسين قدرتنا على فحص العالم المادي نفسه.
وضع الباحث في المشروع هيروفومي ياناجيساوا وفريقه نظرية حول كيفية تصرف انبعاث الإلكترونات من جزيئات الفوليرين المثارة عند التعرض لأنواع معينة من ضوء الليزر ، وعند اختبار تنبؤاتهم ، وجدوا أنها صحيحة.
قال ياناغيساوا: “ما تمكنا من القيام به هنا هو التحكم في الطريقة التي يوجه بها الجزيء مسار الإلكترون الوارد باستخدام نبضة قصيرة جدًا من ضوء الليزر الأحمر”. “اعتمادًا على نبضة الضوء ، يمكن للإلكترون إما أن يظل في مساره الافتراضي أو يمكن إعادة توجيهه بطريقة يمكن التنبؤ بها. لذا ، فهي تشبه إلى حد ما نقاط التبديل على مسار قطار ، أو ترانزستور إلكتروني ، أسرع بكثير. نعتقد أنه يمكننا تحقيق سرعة تبديل أسرع بمليون مرة من الترانزستور الكلاسيكي. ويمكن أن يترجم هذا إلى أداء في العالم الحقيقي في مجال الحوسبة. لكن المهم بنفس القدر هو أنه إذا تمكنا من ضبط الليزر لإقناع جزيء الفوليرين بالتبديل بطرق متعددة في نفس الوقت ، فقد يكون الأمر مثل وجود ترانزستورات مجهرية متعددة في جزيء واحد. يمكن أن يزيد ذلك من تعقيد النظام دون زيادة حجمه المادي “.
يرتبط جزيء الفوليرين الكامن وراء المفتاح بأنبوب الكربون النانوي الأكثر شهرة ، على الرغم من أنه بدلاً من الأنبوب ، فإن الفوليرين عبارة عن كرة من ذرات الكربون. عند وضعها على نقطة معدنية – نهاية الدبوس بشكل أساسي – فإن الفوليرينات تتجه بطريقة معينة بحيث تقوم بتوجيه الإلكترونات بشكل متوقع. نبضات الليزر السريعة على مقياس فيمتوثانية ، أو أربعة أجزاء من المليون من الثانية ، أو حتى الأتوثانية ، وأجزاء من جزء من المليون من الثانية ، تركز على جزيئات الفوليرين لتحفيز انبعاث الإلكترونات. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها استخدام ضوء الليزر للتحكم في انبعاث الإلكترونات من جزيء بهذه الطريقة.
قال ياناغيساوا: “هذه التقنية تشبه الطريقة التي ينتج بها مجهر الانبعاث الإلكتروني الضوئي الصور”. “ومع ذلك ، يمكن أن تحقق هذه القرارات في أحسن الأحوال حوالي 10 نانومتر ، أو عشرة مليارات من المتر. يعمل مفتاح الفوليرين على تحسين هذا الأمر ويسمح بدقة تبلغ حوالي 300 بيكومتر ، أو ثلاثمائة تريليون جزء من المتر “.
من حيث المبدأ ، نظرًا لأنه يمكن دمج العديد من مفاتيح التبديل الإلكترونية فائقة السرعة في جزيء واحد ، فلن يتطلب الأمر سوى شبكة صغيرة من محولات الفوليرين لأداء المهام الحسابية التي يحتمل أن تكون أسرع بكثير من الرقائق الدقيقة التقليدية. ولكن هناك العديد من العقبات التي يجب التغلب عليها ، مثل كيفية تصغير مكون الليزر ، والتي ستكون ضرورية لإنشاء هذا النوع الجديد من الدوائر المتكاملة. لذلك ، قد لا تزال هناك سنوات عديدة قبل أن نرى هاتفًا ذكيًا يعتمد على مفتاح الفوليرين.
