التيار الكهربائي لن يقوم فقط بتسخين المادة الفائقة بل سوف يحفزها لتغير حالتها و ماهيتها مثل الحرباء في ما يمكن أن نطلق عليه محاولة لإثبات أول جهاز للمادة الفائقة يمكن التحكم به طبقا لما قاله فريق من المهندسين.
” العمل السابق على المواد الفائقة ركز على المواد الخفية لإظهارها في الترددات الراديوية أو ترددات أخرى محددة “كما قال دوغلاس ويرنير (Douglas H. Werner) وجون ال بروفسورات في قسم الهندسة الكهربائية بجامعة ولاية بنسلفانيا (Penn State). و ما نقوم به هنا ليس محاولة إخفاء الأشياء لكن نحاول ان ندمجها مع خلفيتها كالحرباء ونعمل في الأطوال الموجية الضوئية بالتحديد ما تحت الحمراء.
المواد الفائقة هي مواد صناعية مركبة وتمتلك صفات لا توجد في المواد الطبيعة. هذه المركبات تستمد وظائفها من تركيبها الداخلي بدلا من مركباتها الكيميائية.
Credit: Douglas Werner, Penn StateClose
Penn State. “Metamaterial device allows chameleon-like behavior in the infrared.” ScienceDaily. ScienceDaily, 27 October 2016. <www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161027121852.htm>.
المواد الفائقة الموجودة تمتلك خصائص كهرومغناطيسية أو صوتية غير عادية والأجهزة الفائقة تستخدم المواد الفائقة لأغراض مهمة وقيمة مثل أي جهاز.
“مفتاح فهم المواد الفائقة وأجهزتها هو أكسيد الفاناديوم الرباعي (vanadium dioxide) والذي يتميز بتغيره في الطور وانتقاله الواضح للطور الذي حث بواسطة حرارة متولدة من مرور تيار الكهربائي” كما قال لي كانغ Lei Kang باحث في مشارك في الهندسة الكهربائية بجامعة ولاية بنسلفانيا .
المادة الفائقة تتألف من طبقة أساسية من الذهب سميكة بما يكفي لمنع الضوء من النفاذ وطبقه أخرى من أكسيد الألمونيوم تفصل طبقة الذهب عن طبقة أكسيد
الفاناديوم الرباعي. وطبقة أخرى من أكسيد الألمونيوم تفصل الفاناديوم من طبقة الذهب المنقوشة متصلة بمصدر كهربائي خارجي. الهندسة الشبكية للشاشة النمطية تتحكم بعمل مدى الطول الموجي أما كمية التيار المارة في الجهاز فتتحكم بتأثير جول للتسخين (التسخين عن طريق المقاومة).
“الجهاز المقترح المدمج مع المواد الانتقالية الجديدة يمثل قفزة نوعية للإمام لتقديمه طريقة عالميه شاملة لصنع نظام البصريات النانوية (nanophotonic systems) والذي يتميز باكتفائه الذاتي وتنوعه” كما قال الباحثون في اصدار يوم 27/أكتوبر مجلة نيتشر للاتصالات (Nature Communications).
لإثبات ذلك قام الباحثون بصنع جهاز أبعاده 0.35 إنش في 0.02 أنش ونقشوا اسم الجامعة مختصرا (PSU) في طبقة الذهب الشبكية لكي يظهر من خلالها أكسيد الفاناديوم الرباعي. قام الباحثون بتصوير الجهاز باستخدام كاميرا تحت الأشعة الحمراء بقرب 2.67 ماكرون. عندما لم يكن التيار ماراً في الجهاز ظهرت PSU منفردة ومنعكسة. وعند مرور تيار 2.03 أمبير تلاشت واختفت PSU في الخلفية. وعندما زادت قيمة التيار إلى 2.20 امبير ظهرت PSU بوضوح وأصبحت الخلفية عاكسة بشدة كما هو موضح في الصورة.
استجابة أكسيد الفاناديوم الرباعي تتغير بتغير التيار المار في الجهاز. وقال الباحثون بأن أكسيد الفاناديوم الرباعي يستطيع أن يغير من حالته بسرعة كبيرة وما يحدد ضبطه هو تركيب الجهاز.
وقد مولت المشروع جزئيا المؤسسة الوطنية للعلوم (The National Science Foundation) هذا العمل.
المصدر:
Penn State. “Metamaterial device allows chameleon-like behavior in the infrared.” ScienceDaily. ScienceDaily, 27 October 2016.
