يتعاون باحثون من كل من مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد ومركز البحوث والابتكار في الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في جامعة خليفة للعلوم والتكنولوجيا مع باحثين من جامعة مانشستر في المملكة المتحدة لتطوير جهاز جديد باستخدام الغرافين بهدف إحداث تحول في تكنولوجيات الجيل التالي لخلايا الوقود الهيدروجيني والحوسبة والتحفيز.
وأظهرت نتائج البحث إمكانية الضبط الدقيق لخصائص صفيحة الغرافين بالاعتماد على المجالات الكهربائية لتتمكن الصفيحة من استضافة تيارات البروتونات والإلكترونات، وبالتالي إعداد مرحلة تطوير جهاز يمكنه خدمة كلٍ من ذاكرة الكمبيوتر والوظائف المنطقية. ونشر الباحثون نتائج هذه الدراسة في ورقة بحثية بعنوان "التحكم في نقل البروتونات والهدرجة في الغرافين ثنائي الأقطاب" بمجلة نيتشر العلمية متعددة التخصصات.
وقال الدكتور أحمد الدرة، نائب رئيس أول في البحث والتطوير في جامعة خليفة: "يسر جامعة خليفة أن تقود هذه الدراسة وأن تتعاون في العديد من التخصصات لتحقيق هذا الاكتشاف الرائد، حيث يعكس هذا البحث المتقدم، والذي نُشِرَ في مجلة نيتشر، التطورات الكبيرة في تطبيقات المادة. وسيساهم تركيزنا، على الجوانب الحوسبية في هذا البحث، في تعزيز عملية تطوير تكنولوجيات الغرافين مستقبلًا. إضافة لذلك، أكدت المساعي البحثية التي قام بها كل من مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد ومركز البحوث والابتكار في الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والجامعات الدولية الرائدة على مدى أهمية التعاون بينهم وفعاليته".
بدوره، قال مارسيلو لوزادا- هيدالغو، مُحاضِر أول وباحث في الجمعية الملكية بجامعة مانشستر ومشرف علمي في هذا التعاون: "يجسد الفهم الشامل للربط ما بين خصائص النقل الإلكتروني والأيوني في الأسطح القطبية في المواد ثنائية الأبعاد، مرجعية يُستفاد منها على مختلف الأصعدة العلمية التي تشمل مجالات الفيزياء والتحفيز وعلم السطوح. وفي هذا الصدد، يسعدنا في جامعة مانشستر أن نتعاون مع مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد ومركز البحوث والابتكار في الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون في جامعة خليفة ونتطلع إلى المزيد من التعاونات مستقبلًا".
وتولى مهام الإشراف البحثي من جامعة خليفة الدكتورة لورديس فيغا، مديرة مركز البحوث والابتكار في الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون والمسؤولة عن المواضيع البحثية المتعلقة بالطاقة والهيدروجين في مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد والدكتور دانييل باهامون غارسيا، العالم البحثي في مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد، حيث تم هذا المشروع البحثي بالتعاون مع جامعة مانشستر وجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة والجامعة الفدرالية في سيارا البرازيلية.
وفي هذا الإطار، تمكن الباحثون من التحكم في نقل البروتونات وعملية الامتصاص الكيميائي للبروتونات (والتي تُعرَف أيضًا باسم الهدرجة)، وذلك باستخدام تقنية تعرف باسم الأقطاب المزدوجة التي تتضمن وضع الغرافين بين أقطاب كهربائية غير مائية وإيصالها بأقطاب كهربائية مزدوجة توجد على كل جانب لتحفيز تدفق خلال صفيحة الغرافين. وتمكن الباحثون أيضًا من تحسين مستوى التدفق العمودي للبروتونات خلال الغرافين عن طريق الضبط الدقيق للجهد الكهربائي على الأقطاب. ويوجد هناك أيضًا مزيج آخر من الجهد الكهربائي الذي يحفز عملية الهدرجة في الشبكة البلورية والتحول المرتبط لتصبح في الحالة العازلة، ويُضعف ذلك خاصية الغرافين في التوصيل الكهربائي عبر إعاقة عملية تدفق الإلكترونات في الصفيحة.
وقالت الدكتورة لورديس فيغا: "يتسم هذا التحكم بين كلٍ من انتقال البروتونات وحالتي التوصيل للكهرباء (الحالة العازلة والحالة الموصلة) بالفاعلية الكبيرة وقابليته للتكرار، حيث يمكن الاستفادة منه في تطوير جهاز يؤدي كلًا من دور الذاكرة والوظائف المنطقية في الكمبيوتر، ويعتبر ذلك إنجازًا هامًا لأنه يجمع بين وظائف جهازين في جهاز واحد، ما يحد من الحاجة إلى الدوائر الكهربائية للربط بينهما. ويحظى هذا الاكتشاف بمزايا أخرى فيما يتعلق بالأغشية الموصلة للبروتونات والتي تُستَخدَم في إنتاج خلايا الوقود الهيدروجيني وعملية التحفيز وعملية فصل النظائر".
يذكر أن مركز البحوث والابتكار في الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون هو المركز المتخصص الوحيد في دولة الإمارات والأول على مستوى المنطقة الذي يركز على الاحتفاظ بالكربون والاستفادة منه وتخزينه ويركز كذلك على تكنولوجيات الهيدروجين ومشتقاته والوقود المستدام. ومن جهة أخرى، يواصل مركز البحوث والابتكار في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد توسيع نطاق تعاونه الرامي إلى ريادة الابتكارات في الغرافين والمواد ثنائية الأبعاد.
سيد صالح
أخصائي ترجمة وتعريب