«معهد مصدر» يجري أبحاثاً لتطوير أجهزة إلكترونية وضوئية مبتكرة

يجري فريق بحثي في معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا أبحاثاً للعمل على تطوير أجهزة النانو الإلكترونية والأجهزة الضوئية المبتكرة، عبر بحث ودراسة الأغشية الرقيقة والمواد المبتكرة لتمكين الأجهزة الذكية من الاستفادة من الموارد الطبيعية المتاحة، بحسب الدكتور عمار نايفه الأستاذ المساعد في هندسة النظم الدقيقة بمعهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا. وقال نايفه “يقوم فريق بحثي ضمن برنامج هندسة النظم الدقيقة في معهد مصدر للعلوم والتكنولوجيا، باستخدام تقنيات تصنيع النانو لدراسة المواد والهياكل المبتكرة اللازمة لتلبية الطلب المتزايد بشكل سريع على الأجهزة الذكية”. وأضاف نايفه، في تصريحات لـ “الاتحاد” أن التجربة التي يقوم طلاب معهد مصدر باكتسابها حالياً في مجال النظم الدقيقة، تشكل أهمية بالغة لتطوير تصنيع الأجهزة المبتكرة على الصعيد المحلي، كما أنها ضرورية لأية أبحاث متقدمة في مجال النظم الدقيقة. وأوضح أن الطلاب يسعون كذلك لاكتساب تجربة وخبرة في مجال العمل داخل الغرف النظيفة، مما سيتيح لهم الاستفادة إلى أقصى حد من الغرف النظيفة الأولى من نوعها في المنطقة المتوافرة في معهد مصدر. وتابع نايفه “بدأنا بالفعل العمل على استكشاف وتطوير هياكل مبتكرة، مثل الخلايا الشمسية متعددة التقاطع القائمة على أسلاك وجسيمات النانو، ومن شأن الأبحاث المعمّقة في هذه المجالات الإسهام في رفع مستوى فعالية عمليات المعالجة الدقيقة القائمة على الطاقة الشمسية التي نعمل على تطويرها”. وأكد أنه من شأن الابتكار في تصنيع الهياكل الجديدة، إضافة إلى استغلال قدرات المواد المبتكرة، أن يسفر عن صنع أدوات ذكية محمولة تستمد طاقتها من الشمس وتستهلك تلك الطاقة المجانية في القيام بعمليات المعالجة ذات السرعة العالية التي يحتاجها توفير شتى الخدمات مثل الاتصالات والتشخيص الصحي وجمع البيانات. وأوضح نايفه أن تيسير عمليات تطوير جهاز ذكي عالي السرعة يعمل بالطاقة الشمسية لن يساهم في تحسين الأدوات الإلكترونية على شاكلة أجهزة “آي باد” فحسب، بل إنه قد يعود بفائدة كبيرة على البرامج التي تسعى للنهوض بمستوى الرعاية الصحية ونظم الحصول على المعلومات وتعليم المجتمعات الفقيرة. وأضاف “فيما نقوم بابتكار أدوات أصغر حجماً وأكثر تعقيداً، فإن الحاجة لفهم العمليات والهياكل الفيزيائية والكهربائية على نطاق النانو تصبح ضرورية للغاية من أجل تحقيق الفعالية وتطوير مستوى الأداء، ومن حسن الحظ أن المعدات والخبرات المتاحة في قسم النظم الدقيقة في معهد مصدر تسمح بالدراسة والبحث على نطاق النانو لضمان الفعالية في التخزين وفي نقل الطاقة”. وتابع “بفضل الغرف النظيفة المتطورة المتوافرة في معهد مصدر اليوم، بوسعنا تحويل أبوظبي إلى مركز حيوي لتطوير تقنيات النانو في المنطقة”. الطاقة الشمسية وتشكل الطاقة إحدى أبرز التحديات التي تواجه تطوير إمكانيات الأجهزة الذكية، حيث أنه كلما زادت الوظائف والعمليات الشائكة من الأدوات الإلكترونية، كلما زادت احتياجاتها من الطاقة. وفي الوقت الراهن، يعتمد مستخدمو الأجهزة الذكية على الطاقة الكهربائية المتاحة في البيت لإعادة شحن أدواتهم الإلكترونية بانتظام، وتقوم تلك الأدوات بعد ذلك بتخزين كمية محدودة من الطاقة في انتظار عملية إعادة الشحن القادمة. إلا أن مثل هذا النظام غير ملائم مقيِّد للاستخدام وغير فعال، لا سيما في الوقت الذي تسعى فيه المجتمعات للحد من استهلاكها من الطاقة التقليدية. وأوضح نايفه أن الحل يكمن في استغلال الطاقة الشمسية لتلبية احتياجات الأجهزة الذكية، الأمر الذي من شأنه توفير الطاقة مجاناً للمستخدمين ويسمح أيضاً بزيادة انتشار التكنولوجيا في المناطق النائية أو المتخلفة التي لا تملك بعد إمدادات منتظمة من الطاقة الكهربائية في البيوت. وأشار نايفه إلى حصول اثنين من طلبة المعهد على خبرة عملية في مجال إجراء الأبحاث ذات الصلة بتقنيات تصنيع النانو في الغرف النظيفة في الصيف الماضي، فضلاً عن قيام طالبة الماجستير، سابينا عبد الهادي، في إطار مشروع بحثي مشترك بتصنيع خلايا شمسية باستخدام مادتي السليكون والجرمانيوم في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT). يشار إلى أن مادة الجرمانيوم تمتلك خصائص بصرية تتلاءم بشكل أكبر مع هذه التطبيقات، ومن ثم فإن إدماج هذه المادة ضمن الأجهزة الحالية التي تعتمد على مادتي السيليكون وأكسيد السيليكا المعدني قد تسفر عن زيادة فعالية الجهاز ورفع مستوى أدائه. يذكر أنه من مميزات مادة الجرمانيوم، التي يجري استخدامها في مجال الضوئيات منذ وقت قليل، هو قدرتها على امتصاص والتقاط كمية أكبر من الطاقة من الطيف الشمسي. وتركز الأبحاث الحالية بشكل خاص على زرع طبقات الجرمانيوم على أسطح المواد منخفضة التكلفة، وفي نفس الوقت معالجة ارتفاع معدل التسرب الذي يميز مادة الجرمانيوم. وأضاف نايفه “من جهة أخرى، قام طالب الماجستير أيمن رزق، بتصنيع وحدات ذاكرة سريعة تقوم على جسيمات النانو في المركز الوطني لأبحاث تقنية النانو في تركيا، ويندرج عمله هناك في إطار الجهود البحثية المشتركة بين معهد مصدر وجامعة بلكنت التركية. يذكر أن وحدات الذاكرة القائمة على جسيمات النانو ستعمل بجهد كهربائي أقل بكثير، وستكون من ثم أكثر فعالية من حيث استهلاك الطاقة بما أنها تستخدم طاقة أقل. وقال نايفه “قد يكون حمل إحدى الأجهزة الذكية مثل “بلاك باري” أو “آي باد” وسيلة للراحة أو رمزاً للمركز الرفيع اليوم، ولكن من المرجح أن تصبح تلك الأجهزة في السنوات القادمة ضرورة أساسية من ضروريات الحياة اليومية”. وأضاف “أمام تحسن مستوى الحياة في جميع أنحاء العالم، إلى جانب تزايد توقعات الناس بشأن إمكانيات الأجهزة التي بحوزتهم، هناك حاجة ماسة اليوم إلى وضع أدوات الحوسبة المزودة بالتقنيات الفائقة ونظم الاتصالات وجمع البيانات والتشخيص، في متناول الجميع”. وتابع نايفه “توفير مثل تلك الأدوات إلى جانب زيادة فعالية استخدام الطاقة وسرعة الحوسبة ضمن الأجهزة الذكية اليوم، يتطلب المزيد من التطوير والابتكار في مجال النظم الدقيقة مع التركيز بشكل خاص على تقنية النانو”.