عهد 'الإلكترونيات الحرارية الذكية'.. علماء ينجحون في تطويع الحرارة برمجياً

مدار الساعة -نجح فريق بحثي بقيادة علماء من جامعة أوساكا متروبوليتان اليابانية في تطوير مادة مبتكرة يمكنها "برمجة" الحرارة، بحيث تتحكم في طريقة امتصاصها وإطلاقها، وهي خاصية ظلت صعبة التحقيق بسبب مبدأ علمي يسمى "التبادلية الحرارية".

ويعني هذا المبدأ أن المواد عادة تمتص الحرارة وتبعثها بالطريقة نفسها، فإذا كانت قادرة على امتصاص الطاقة الحرارية بكفاءة من اتجاه أو طول موجي معين، فإنها تطلقها بالطريقة ذاتها، ما حدّ من قدرة العلماء على التحكم المستقل في حركة الحرارة.

وللتغلب على هذا التحدي، طور الباحثون جهازاً يعتمد على مواد مغناطيسية ضوئية تتغير خصائصها عند تعرضها لمجال مغناطيسي، إلى جانب مادة تعرف باسم GST تتغير حالتها الفيزيائية، ما سمح بالتحكم في اتجاه الإشعاع الحراري وتشغيله أو إيقافه وفق ديلي ساينس.

وتتميز المادة الجديدة بقدرتها على تخزين إعداداتها الحرارية حتى بعد انقطاع الطاقة، وهو ما يشبه طريقة حفظ البيانات في رقائق الحاسوب، ما يمنحها إمكانات واسعة في تقنيات الذاكرة الضوئية والحرارية.

وأظهرت الاختبارات أن الجهاز الجديد يعمل بكفاءة حتى عندما تسقط عليه الموجات الضوئية بزوايا قريبة من الوضع العمودي، مقارنة بتقنيات سابقة كانت تحتاج إلى زوايا حادة لتحقيق تأثير مشابه، ما يجعل التصميم أكثر عملية وكفاءة.

ويرى الباحثون أن هذه التقنية تُمهد الطريق أمام تطوير مستشعرات أشعة تحت الحمراء أكثر ذكاءً، وأنظمة طاقة حرارية أكثر كفاءة، وأجهزة تخزين معلومات تعتمد على الضوء والحرارة بدلاً من الشحنات الكهربائية.

وقال الفريق إن الهدف النهائي هو ابتكار أجهزة صغيرة قادرة على التحكم في تدفق الحرارة بنفس الدقة التي تتحكم بها الدوائر الإلكترونية في الكهرباء، ما يفتح عهداً جديداً من "الإلكترونيات الحرارية الذكية".