يحظى هذا النوع من الإلكترونات بمستقبل واعد بفضل التقنيات الحديثة التي استعان بها باحثو الجامعة والتي عززت اكتشاف مواد الـ "فيروفالي" الفريدة من نوعها
باحثون من جامعة خليفة يكشفون عن مواد ثنائية الأبعاد في الإلكترونات الدقيقة

تعتبر الإلكترونات الدقيقة مجالًا بحثيًا هامًا في قطاع صناعة أشباه الموصلات تتجه أنظار الباحثين إليه كطريقة أسرع لحفظ البيانات ومعالجتها.

تعتمد تكنولوجيا أشباه الموصلات في الوقت الحالي على التلاعب في  شحن الإلكترونات. فعندما يتم تزويد الإلكترونات بشحنات كهربائية إضافية تخرج عن نطاق المادة ويتم الاستفادة من هذا الشحن في حفظ البيانات ومعالجتها. إضافة لذلك، تحظى الإلكترونات بمستويات إضافية من الحرية كالدوران والتجمع الذي يساهم في تشفير المعلومات ومعالجتها.

يعد اكتشاف المواد الجديدة التي يمكن استخدامها في مجال الإلكترونيات الدقيقة مهمة صعبة. لذلك، يسعى باحثون من جامعة خليفة إلى تسريع العملية بالاستعانة بالخوارزميات الحوسبية.

وقد طور كل من الدكتور أبهيشك شاران، زميل دكتوراه والدكتور نيربندرا سنغ، أستاذ مساعد، مواد مغناطيسية شبه موصلة وذات مستوى عال من الدقة تعرف بمواد "الفيروفالي" باستخدام خوارزميات للتنبؤ وتوصلا إلى أنه يمكن الاستفادة من هذه المواد ثنائية الأبعاد في تطوير  الجيل القادم من الأجهزة الإلكترونية الدقيقة. وتم نشر نتائجهم البحثية في المجلة الدولية "أدفانسد ثيوري آند سميوليشنز".

وقال الدكتور نيربندرا: "ساهمت مواد الفيروفالي خلال العقد الماضي بتوفير منصة بحثية واسعة تتيح لنا الكشف عن مواد جديدة تتميز  بخاصية الاستقطاب قادرة على حفظ المعلومات ومعالجتها، وتمثل المواد ثنائية الأبعاد فئة هامة في هذا المجال خاصة مواد الفيروفالي ثنائية الأبعاد التي تُظهر  خاصية مغناطيسية طبيعية".

وبدوره، قال الدكتور أبهيشك: "تتميز مواد الفيروفالي، إضافة لإمكانية شحنها ودورانها، بخاصية أخرى تمنحها الحرية وهي درجة القيم القصوى، حيث تُظهر هذه المواد مستويين غير متعادلين من الطاقة ومستويين متكافئين من القيم القصوى لتشغلهما الإلكترونات. ويمكن التلاعب بالإلكترونات لتشغل قيم قصوى معينة بطريقة يمكن التحكم بها بهدف استخدامها في تشفير المعلومات ومعالجتها بأساليب شحن تتعدى نطاق الشحن التقليدي".

وفي نطاق الحوسبة التقليدية، تعرض أجهزة الكمبيوتر  معلومات ذات شيفرات ثنائية مكتوبة بشكل متسلسل يُعبر  عنه بـ  (1) و(0). وبهذا، تحظى الإلكترونات بأربع درجات من الحرية.

وأضاف الدكتور أبهيشك: "وإذا شملنا خاصية الإلكترونات الدورانية، حينها تمتلك الإلكترونات ثمان حالات، إلى جانب العديد من درجات الحرية التي تتمتع وبالتالي المزيد من المعلومات التي يمكن حفظها، الأمر الذي يمهد الطريق لتطوير أجهزة دقيقة وسريعة وذات كفاءة في الطاقة".

توجد هناك طريقة أخرى يمكن الاستفادة منها في مجال الإلكترونات الدقيقة وهي التقارب المغناطيسي، لكن تساهم إضافة مجال مغناطيسي خارجي في زيادة معدل استهلاك الطاقة في الجهاز، مما يتطلب زيادة في حجم الجهاز  وهو ما يتعارض مع الاستفادة من خاصية التقارب المغناطيسي في مجال الإلكترونات الدقيقة.

وفي هذا الصدد، يمكن استخدام مواد شبه موصلة مغناطيسية في طبيعتها تتيح استقطاب القيم القصوى بشكل تلقائي، ما يعني أنه ليس هناك ضرورة لمجال مغناطيسي خارجي أو مصدر للطاقة نظرًا لدور الخاصية المغناطيسية والقيم القصوى في الإلكترونات التي تفي بالغرض.

واستعان فريق جامعة خليفة البحثي بخوارزمية جديدة للتنبؤ بهدف تحديد خصائص المغناطيسية الطبيعية والاستقطاب التلقائي التي تحظى بها الإلكترونات الدقيقة، وأكد على إجراء مزيد من التجارب التي ستعود بنتائج قيمة في مجال المواد الإلكترونية الدقيقة "الفيروفالي" ذات القيم القصوى.