العلماء يصنعون أنحف مولد بالعالم- بسمك ذرة واحدة

—————————
ترجمة: ندى علاوي
تصميم ومراجعة: أحمد الجنابي
—————————

صَنعَ الباحثون مادّة شبيهه بالكرافين توّلد الكهرباء في كُل مرة تُمّد فيها. ويمكنها في المُستقبل أن تُشغل تقنيات يُمكن إرتدائها.

برهن عُلماء من معهد جورجيا للتقنيات (Georgia Institute of Technology) وكولومبيا للهندسة (Columbia Engineering) في الولايات المُتحدة بإنهم يستطيعون توليد الكهرباء من طبقة من مادّة بِسُمك ذرّة واحدة. المولّد مصنوع من ثُنائي كبيرتيد الموليبدينوم (( molybdenum disulphide (MoS2). وهو مادّة شفافة ومرنة وبالغة الخفة، ويُمكن أن تفتح إمكانيات هائلة للمولّدات الكهربائية المُستقبلية.

المولّد الكهربائي الجديد هو مِثال للكهربائية الضغطية. أو الكهرباء المُولّدة من الضغط. تمتلك المواد الكهروضغطية إمكانية كبيرة لتُستخدم في صُنع مواد يُمكنها شحن الأجهزة. مثل الحذاء الذي يُشغل جهاز الآي بود (iPod). ولكن لحد الآن واجه العُلماء صعوبة في صُنع مثل هذه المواد الدقيقة السُمك وذات المرونة الكافية لتُستخدم في التطبيق العملي.

ومع ذلك، كان مُتوقعاً أن المادة القادرة على تشكيل جُزيئات بسمك ذرة واحدة، أو طبقات ثُنائية الأبعاد، ستكون ذات كهروضغطية عالية. والآن أثبت العُلماء ذلك للمرة الأولى. ونُشرت نتائجهم في مجلة (Nature).
لإختبار ما إذا كان ثُنائي كبريتيد الموليبدينوم سيكون كهروضغطياً في مقياسهُ الذرّي، قام العُلماء بتشكيل رقائق مُتناهية في الدقة من ال(MoS2) على ركيزة مرنة ذات خاصية توصيل كهربائي.

بسبب الطريقة التي صُنعت بها هذه الرقائق، إمتلكت كل واحدة منها عدد مُختلف قليلاً من الطبقات. على سبيل المثال بينما كانت بعضها بِسمك ذرة واحدة فقط، كانت الأخرى بسمك ثمانية ذرات.

إختبر العُلماء الإستجابة الكهروضغطية لتلك الرقائق عن طريق مَدّ المادة وقياس سريان الألكترونات في الدائرة الخارجية.

ومن المُثير للإهتمام إنهم أكتشفوا إنه عندما تمتلك المادة عدد فردي من الطبقات فإنها تولّد كهرباء. ولكن عندما تمتلك عدد زوجي من الطبقات لا يتولّد تياراً كهربائياً. الطبقة بِسُمك ذرة واحدة كانت قادرة على توليد 15 ملي فولت من الكهرباء عندما تُمدّ.

وجد العُلماء أيضاً عندما يزداد عدد الطبقات فإن كمية التيّارالمُتولد تقل .وفي آخر المطاف، عندما تَصبح المادة سميكة جداً، يتوقف توليد الكهرباء تماماً.
وتُشير دراسات حاسوبية بأن ذلك بسبب إن جميع الطبقات الذرّية تمتلك إتجاهات عشوائية. وفي نهاية المطاف يلغي أحدها الأخر.

رتّب فريق البحث أيضاً هذهِ الطبقات ذات سُمك ذرّة واحدة من ال(MoS2) بِشكل مصفوفات ووجدوا بأنها معاً تكون قادرة على توليد كمية أكبر من الكهرباء.

هذا يُشير إلى أنها مُرشحاً واعداً لتشغيل الأكترونيات النانوية. ويُمكن أن تُستخدم لصنع تقنيات يُمكن إرتدائها.

وصَرّح جيمس أون (James Hone)، وهو أستاذ في الهندسة الميكانيكية في معهد كولومبيا والرئيس المُساعد للبحث، في مؤتمر صحفي: “هذه المادّة- بِطبقة واحدة من الذرّات- يُمكن أن تُشكل كآلة قابلة للإرتداء، رُبما تُدمج في الملابس لتحويل طاقة حركة أجسامكم إلى كهرباء وتُشغل مُتحسسات أو أجهزة طبية قابلة للإرتداء. أو رُبما تُجهز طاقة كافية لشحن هاتفكم الخلوي في جيوبكم”.

المصدر: هنا