في جامعة شيكاغو اكتشف علماء طريقة لتصنيع مادة شبيهة بالبلاستيك، ولكن يمكنها توصيل الكهرباء مثل المعدن.
يُظهر البحث، الذي نُشر في دورية نيتشر، كيفية صنع نوع من المواد تكون فيها المكونات الجزيئية مختلطة ومضطربة، لكن يظل بمقدورها توصيل الكهرباء بشكل جيد للغاية.
هذا يتعارض مع جميع القواعد التي نعرفها عن التوصيل. بالنسبة للعلماء، فإن ذلك يشبه رؤية سيارة تنطلق على سطح الماء وتستمر في السير بسرعة كبيرة. لكن النتيجة يمكن أن تكون مفيدة للغاية؛ إذا كنت تريد ابتكار شيء ثوري، فغالبًا ما تبدأ العملية أولاً باكتشاف مادة جديدة تمامًا.
قال جون أندرسون، الأستاذ المشارك في الكيمياء بجامعة شيكاغو وأحد كبارمؤلفي الدراسة: “هذا الإنجاز يفتح الباب لتصميم فئة جديدة كاملة من المواد التي توصل الكهرباء، ويسهل تشكيلها، وقوية للغاية في الظروف اليومية”. قال جياز شييه المؤلف الأول في الورقة: “بشكل أساسي، الاكتشاف يعني إمكانيات جديدة لمجموعة تكنولوجية بالغة الأهمية من المواد“.
المواد الموصلة ضرورية للغاية لتصنيع أي نوع من الأجهزة الإلكترونية، سواء كان جهاز آيفون أو لوحة شمسية أو تلفزيون. أقدم وأكبر مجموعة من العناصر الموصلة هي المعادن: النحاس والذهب والألمنيوم. قبل حوالي 50 عامًا، تمكن العلماء من إنشاء موصلات مصنوعة من مواد عضوية، باستخدام معالجة كيميائية تُعرف باسم “المنشطات”، والتي تتناثر في ذرات أو إلكترونات مختلفة خلال المادة. هذا مفيد لأن تلك المواد أكثر مرونة وأسهل في المعالجة مقارنة بالمعادن التقليدية، لكن المشكلة هي أنها ليست مستقرة جدًا؛ يمكن أن تفقد الموصلية إذا تعرضت للرطوبة أو إذا ارتفعت درجة الحرارة بشكل كبير.
العلماء متحمسون لأن الاكتشاف يشير إلى مبدأ تصميم جديد بشكل أساسي لتكنولوجيا الإلكترونيات. وأوضحوا أن الموصلات مهمة جدًا لدرجة أن أي تطور جديد تقريبًا يفتح خطوطًا جديدة للتكنولوجيا.
إحدى الخصائص الجذابة للمواد هي الخيارات الجديدة للمعالجة. على سبيل المثال، يجب عادةً صهر المعادن من أجل تشكيلها بالشكل الصحيح لتناسب شريحة أو جهاز، وهذا يحد مما يمكنك صنعه بها، نظرًا لأن المكونات الأخرى للجهاز يجب أن تكون قادرة على تحمل الحرارة اللازمة لمعالجة هذه المواد.
لا تنطوي المادة الجديدة على مثل هذا التقييد، لأنه يمكن تصنيعها في درجات حرارة الغرفة. يمكن استخدامها أيضًا عندما تكون الحاجة إلى جهاز أو أجزاء من الجهاز لتحمل الحرارة أو الأحماض أو القلويات أو الرطوبة قد حدت سابقًا من خيارات المهندسين لتطوير تقنية جديدة.
يستكشف الفريق أيضًا الأشكال والوظائف المختلفة التي قد تقوم بها المواد. ويقول الباحثون: “نعتقد أنه يمكننا جعلها ثنائية الأبعاد أو ثلاثية الأبعاد، أو جعلها مسامية، أو حتى إدخال وظائف أخرى عن طريق إضافة روابط أو عقد مختلفة“.
