تكنولوجيا حديثة تقلل من فقدان الحرارة في الأجهزة بحسب علماء مبدعين

ابتكر العلماء مفتاحًا نانويًا هندسيًا يقلل من فقدان الحرارة في الأجهزة الإلكترونية الحديثة من خلال تعديل مادة غير مألوفة، ويعتبر هذا الابتكار من أهم التطورات في عالم التكنولوجيا حيث لا يقلل هذا المفتاح من فقدان الطاقة فحسب، بل يعمل أيضًا كمعادلة حرارية جذرية بين الركيزة والمادة الممتصة.

يعتمد الجهاز، الذي لا يزال في مرحلة النموذج التجريبي، على الإكسيتونات، وهي جسيمات محايدة تتكون من إلكترونات مقيدة وفجوات، لنقل المعلومات، ومن خلال هذا الابتكار تجنب الجهاز المقاومة الكهربائية والحرارة الناتجة عنها، مما أدى إلى انخفاض كبير في فقدان الحرارة بشكل يعكس فعالية تكنولوجية جديدة.

وفقًا للدراسة المنشورة في مجلة ACS Nano، حصل فريق من جامعة ميشيغان على مفتاح نانوي هندسي ضوئي، ومع ذلك، يظل استخدام هذا الجهاز محدودًا بسبب ضعف وظائفه حيث يتحكم الجهاز في الإكسيتونات المحايدة باستخدام طبقة أحادية من ثنائي سيلينيد التنغستن على حافة نانوية من ثاني أكسيد السيليكون.

هذا الجهاز يمثل استجابة فعالة لمشكلة المقاومة في الإلكترونيات، وهو ما يؤدي إلى فقدان طاقة مفيدة على شكل حرارة، وبالتالي يساهم في ارتفاع درجة حرارة الأجهزة مثل الكمبيوترات المحمولة والهواتف، حيث إن الإكسيتونات غير المشحونة تقاوم هذه المشكلة.

ما هو مفتاح النانو:

يمثل المفتاح النانوي عنصرًا إلكترونيًا صغيرًا بشكل استثنائي، حيث يشبه الترانزستور التقليدي الذي يتحكم في تشغيل أو إيقاف الإشارات داخل الأجهزة ولكن يعمل على مستوى النانومتر، في الترانزستورات التقليدية تُستخدم الإلكترونات لنقل الإشارات مما يؤدي إلى مقاومة كهربائية وفقدان جزء من الطاقة على هيئة حرارة، بينما يعتمد المفتاح النانوي الجديد على “الإكسيتونات” التي لا تحمل شحنة كهربائية، مما يجعله أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.

يسمح تصميم الحافة النانوية بشكل مبتكر للضوء بالتفاعل مع الإكسيتونات في جميع المعدلات والأوقات، مما يجعله يمثل بالفعل مفتاحًا فعالًا، وقد أظهر الباحثون كيف يمكن أن يسهم هيكل المادة الذي يُظهر حركة الإكسيتون في إنشاء أنظمة جديدة، ما يساعد في تجاوز بعض القيود الحالية لأجهزة الإكسيتون المفرد.