الكشف عن نظرة جديدة للمواد العازلة الطوبولوجية

تتجه الأنظار في الوقت الحالي إلى استخدام "المواد العازلة الطوبولوجية"، وهي فئة جديدة من المواد المتقدمة التي توصل الكهرباء بفعالية كبيرة كبدائل محتملة لأشباه الموصلات، وذلك لقدرتها على تسريع عمليات معالجة البيانات في أجهزة الكمبيوتر، كما يمكن استخدامها في التطبيقات الكهربائية الحرارية لقدرتها على تحويل الحرارة إلى كهرباء بطريقة فعالة.

ويحتاج العلماء إلى فهم خصائص هذه المواد من الناحية الذرية والكمية بصورة أفضل قبل البدء بالتصميم.

حيث قام فريق بحثي مشترك ضم كل من جامعة خليفة وجامعة ستوكهولم والمعهد الكوري للعلوم الأساسية ومركز ديموكريتوس الوطني للأبحاث العلمية ومعهد جوزيف ستيفان في لوبليجانا بالكشف عن طريقة جديدة لبحث ودراسة الخصائص الكمية للمواد الطوبولوجية العازلة باستخدام تقنية حديثة تعتمد على (الرنين المغناطيسي النووي)، حيث تم نشر مشروعهم البحثي الشهر الماضي في المجلة العلمية المرموقة "نيتشر كوميونيكيشنز".

وفي السياق، قال كل من الدكتور ياسر الواحدي، الأستاذ المساعد في الهندسة الكيميائية والدكتور سعيد الحسن، الأستاذ المشارك في الهندسة الكيميائية ومدير أول بالإنابة في المعهد البترولي: "لا يمكن مراقبة توزيع الإلكترونات في المواد الطوبولوجية العازلة إلا عن طريق مطياف الحل الزاوي للانبعاث الضوئي". وقد شارك باحثا جامعة خليفة، الدكتور ياسر والدكتور سعيد في كتابة الورقة البحثية التي تتحدث عن المشروع.

وأضافا: "يجب التعرف على الكيفية التي تعمل بها الإلكترونات وتفاعلاتها ليتسنى لنا فهم الخصائص الكمية الطوبولوجية للمادة، خاصة وأن مطياف الحل الزاوي للانبعاث الضوئي لا يمكنه كشف ذلك".

وقد توصل الفريق البحثي لهذه النتيجة بالاعتماد على تقنية الرنين المغناطيسي النووي والتي من خلالها تمكنوا من الكشف عن أشباه الجسيمات، حيث تتيح هذه التقنية فرصة التوصيل الفوري في المواد الطوبولوجية العازلة والتي تعتبر غير موصلة للكهرباء، كما تمكن الفريق البحثي من قياس مدى تأثر الدوران المغناطسي المداري للإلكترونات في المواد الطوبولوجية العازلة والمكونة من مركب يسمى "تيلوريد البزموت".

يذكر أن هذا الاكتشاف قد يساهم في تعزيز سرعة تطوير المهندسين للتطبيقات المفيدة والمتعلقة بالمواد الطوبولوجية العازلة كتلك المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الكمية والتي تعتمد على الحوسبة الكمية، وهي شكل من أشكال الحوسبة تتميز البيانات المعالجة فيها بأنها شديدة الحساسية يمكن تلفها بسهولة في حال تفاعلها مع البيئة المحيطة.