ابتكار مذهل في روسيا: أقطاب كهربائية شفافة تتيح مرور الضوء باتجاه واحد

شمسان بوست / متابعات

طور فريق من علماء الفيزياء الروس والأجانب مادة شفافة تعتمد على كريات مجهرية من ثاني أكسيد السيليكون، يمكنها توصيل التيار الكهربائي بشكل جيد ونقل الضوء من خلاله في اتجاه واحد.

وأفاد مركز العلاقات العامة في معهد “موسكو” للفيزياء التقنية بأن هذا الابتكار سيجعل من الممكن تطوير أنواع جديدة من الكاميرات والبطاريات الشمسية.

وأوضح ألكسندر شالين كبير الباحثين في المعهد قائلا:” يمكن استخدام القطب الكهربائي غير المتماثل كقطب كهربائي في الكاميرا غير المرئية. وعادة ما يتم حسابه عن طريق الانعكاس من المصفوفة، ولكن في حالتنا، سوف يمر الضوء عبر المصفوفة ولن يعود للخارج. ويمكن استخدام تلك الأقطاب في الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة، حيث تكمن المشكلة في أن معظم الضوء لا يتم امتصاصه هناك”.

يذكر أن الأقطاب الكهربائية التي طورها العلماء عبارة عن بنية صناعية متكونة من جسيمات نانوية عديدة أو عناصر أخرى متناهية الصغر يمكن أن تتفاعل بطرق غير عادية مع الضوء أو موجات أخرى. وتثير مثل هذه المواد اهتمام العلماء لأنها تتيح إمكانية تطوير “أغطية غير مرئية” فريدة وعدسات مسطحة وغيرها من الأجهزة الدقيقة.

وقد وجد الفيزيائيون أن المواد الخارقة يمكن أن تكون شفافة جدا، وكذلك مرنة وموصلة للكهرباء، في حال استخدم في تصميمها غشاء ألومنيوم ذو بنية نانوية تترسب عليها ركيزة مرنة، بالإضافة إلى مجموعة متكونة من جزيئات ثاني أكسيد السيليكون الكروية. واختار العلماء حجم الجسيمات وقطر  الثقوب في طبقة الألومنيوم التي تنقل من خلالها أكثر من 90٪ من الضوء، وفي نفس الوقت تقوم بتوصيل التيار بشكل جيد.

واكتشف العلماء أن الضوء يمر دون عوائق عبر المادة التي ابتكروها إذا تفاعل في البداية مع مجالات ثاني أكسيد السيليكون. وعند السير في الاتجاه المعاكس، فإن 20% من الأشعة فقط تخترق المادة، وهو ما يعزوه العلماء إلى صغر حجم الثقوب الموجودة في طبقة الألومنيوم.

وخلص العلماء إلى أن هذا الأمر يجعل من الممكن استخدام مثل هذه الأقطاب الكهربائية لتطوير أجهزة تتفاعل بشكل انتقائي مع الضوء وتوصله بشكل أساسي في اتجاه واحد.