ابتكار مادة جديدة لتطوير السيارات ذاتية القيادة وألواح الطاقة الشمسية

استطاع فريق من الباحثين والمهندسين من عدة جامعات أمريكية ابتكار مادة كيميائية جديدة يمكنها امتصاص الضوء الأحمر وتحويله إلى الضوء الأزرق.

ووفقًا لورقة بحثية جديدة نُشرت في دورية "Nature Chemistry"، تتكون المادة الجديدة من جزئيات نانوية صغيرة جدًا من السيليكون الذي يُستخدم في الألواح الشمسية وفي عديد من أشباه الموصلات، بالإضافة لتكونها من جزيئات من الأنثراسين.

وتمكن الباحثون من ابتكار طريقة توصيل جديدة لربط الجزيئات ببعضها، وشكل الباحثون جسورًا موصلة كهربائيًا توصل بين جزيئات السيليكون النانوية، وجزيئات الأنثراسين، الأمر الذي يعمل على رفع سرعة تبادل الطاقة بين الجزيئات.

طريقة جديدة لتصميم المواد

من جهته، قال أستاذ الكيمياء في جامعة أوستن "شون روبرتس": "هذه العملية تعطينا طريقة جديدة تمامًا لتصميم المواد، حيث تمكننا من دمج مادتين مختلفتين تمامًا، مادة عضوية ومادة غير عضوية، وربطهما بقوة كافية ليس لإنشاء خليط فحسب، بل لإنشاء مادة هجينة جديدة تمامًا بخصائص تختلف تمامًا عن كلا المكونين".

اقرأ أيضا : تطوير مادة عضوية تحول الكهرباء المستهلكة إلى ضوء

وأضاف: "يمكن للهياكل الهجينة المتكونة بين الجزيئات العضوية والجزيئات غير العضوية أن تحقق تحولات فيزيائية ضوئية فريدة من خلال الاستفادة من خصائصها المتباينة".

وتابع روبرتس: "خصائص المادة الجديدة قدرتها على تحويل الضوء الأحمر وهو ذو طاقة منخفضة ويميل إلى الانتقال بشكل جيد عبر الأنسجة والسوائل إلى الضوء الأزرق، وهو ذو طاقة مرتفعة ويستخدم في أجهزة الاستشعار".

وأشار "روبرتس" إلى أن المادة المبتكرة يمكن أن تملك القدرة على إنشاء أنظمة تستطيع الرؤية في الأشعة تحت الحمراء، مثل أجهزة الاستشعار عن بُعد وأنظمة الرؤية الليلية في المركبات ذاتية القيادة.

اقرأ أيضا : اكتشاف حالة جديدة للمادة تثير اهتمام العلماء

وفي التجربة ضاعفت الجسور الكهربائية من كفاءة المادة، حيث تحول الضوء ذو الطاقة المنخفضة إلى ضوء ذي طاقة مرتفعة.

وأكد الباحثون، أن تطبيقات المادة الجديدة واعدة في عدة مجالات منها تطوير أجهزة استشعار الضوء التي يمكن استخدامها لمساعدة السيارات ذاتية القيادة على الحركة عبر الضباب، وتطوير الطباعة ثلاثية الأبعاد، بجانب تطوير التصوير الحيوي.

وأضاف الباحثون، أن المادة يمكن أن ترفع من كفاءة الخلايا الشمسية، حيث تسمح لها بالتقاط الأشعة تحت الحمراء القريبة التي تمر عبرها، وهو الأمر الذي قد يسهم في تخفيض أعداد الألواح الشمسية بنسبة 30%.