أخبار

Read this in English

الخِدَع المظلمة لتقنية النانو

Published online 13 مارس 2016

تقنية مبتكرة تستعمل الجزيئات النانوية التي ’تخدع‘ الضوء لدرجة تقترب من الامتصاص الكامل، مما يجعلها واحدة من أكثر المواد الداكنة رقّة. 

نادية العوضي

.يمكن استخدام الماصّات النانوية في الحبر القابل للإزالة ومعاطف التخفّي
.يمكن استخدام الماصّات النانوية في الحبر القابل للإزالة ومعاطف التخفّي
© Chanxgu Liu and Jianfeng Huang

طوّر العلماء في المملكة العربية السعودية تقنية ماصّة للضوء، تعتمد على خدعة بصرية لها القدرة على جعل أشياء -كجمع الطاقة بكفاءة عالية، ومعاطف التخفّي، والحبر القابل للإزالة- أمورًا ممكنة.

طوّر فريق جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية ’ماصّات نانوية‘ مصنوعة من كريات دقيقة نانوية القياس، موصولة بمراكز عصيات نانوية. عندما تتبعثر هذه الكريات النانوية بشكل عشوائي في سائل أو على سطح صلب، فإنها تعطي ’الانطباع‘ للضوء الوارد بأنه دخل في متاهة غير قابلة للتتبُّع، وفق تفسير أندريا فراتالوتشي، أستاذ الهندسة الكهربائية المساعد في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية.

ونظرًا لعدم وجود ما يمكنه تأمين الانعكاس على مسار الضوء، يتم امتصاص كل الطاقة الكهرومغناطيسية الداخلة إلى هذه المتاهة، بغض النظر عن طيف الضوء وظروف الدخول، كما يقول.

المواد الداكنة ذات القدرة على امتصاص كمية جيدة من الضوء ليست جديدة. فالماصّات النانوية المصنوعة من أنابيب الكربون النانوية حققت درجة امتصاص بلغت 99,95% في بنى تبلغ سماكتها 0,8 ملمتر على سبيل المثال. يقول فراتالوتشي إن تقنيتهم، على أي حال، هي أول تقنية تستخدم الهندسة لابتكار خدعة المتاهة اللامتناهية، محققةً امتصاصًا قدره 99,8% في مواد لا تتجاوز سماكتها 10 ميكرونات – أي أرق بمرتبتين حجميتين عما سبق. وهذا سيتيح المجال لتطوير أدوات أصغر حجمًا. 

لهذا النوع من التكنولوجيا إمكانيات واسعة. وقد عمد فريق جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية بالفعل إلى استخدام الماصّات النانوية لجمع الطاقة، التي يمكن تحويلها إلى طاقة حرارية أو كهربائية "بكفاءات مثيرة للإعجاب في تحويل الطاقة"، وفقًا لقول فراتالوتشي.

من التطبيقات الأخرى الممكنة معاطف التخفّي. "تمامًا كالكتلة الصخرية السوداء في فيلم كوبريك الشهير [1968] الذي حمل اسم 2001: أوديسة الفضاء 2001: A Space Odyssey، تتصف البنى النانوية التي ابتكرناها بكونها خفيّة تمامًا على الرادار؛ لأن الأشعة لا تنعكس عليها. إذا غطيت طائرة بهذه البنى فستكون محجوبة تمامًا، بغض النظر عن شكلها وحجمها"، وفق قول فراتالوتشي.

ويمكن استخدامها أيضًا كحبر قابل للإزالة، عن طريق استعمال موجات صوتية مُعَدّة عند ترددات معينة، وفق قوله. وهذا الأمر سيجعل كلًّا من الورق والحبر قابلين قابلية تامة لإعادة التدوير.

في الدراسة، لجأ الباحثون أيضًا إلى بعثرة الماصات النانوية في صباغ خاص يضخّم إشاراتها الضوئية. وقد تم ضخّ الضوء في المادة الصباغية فتكثفت الطاقة الممتصة تلقائيًّا، مولدةً نبضات أحادية اللون كالليزر، ولكن دون العديد من عناصر التصميم الخاصة الموجودة في تقنيات الليزر. يمكن أن تكون هذه الميزة ذات فائدة في تقنيات جمع الطاقة والفولطية الضوئية.

تتضمن أبحاث الفريق المستمرة استعمال هذه التقنية في أنماط جديدة من وحدات تحلية المياه وإنتاج أنواع الوقود الشمسي.

doi:10.1038/nmiddleeast.2016.30


Huang, J. et al. Harnessing structural darkness in the visible and infrared wavelengths for a new source of light. Nature Nanotechnology http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2015.228 (2015).