العلماء يطورون مجهر لكشف تدفق الحرارة ... ثورة جديدة في الطاقة النظيفة

في خطوة قد تحدث طفرة في مجال الطاقة الخضراء نجح فريق دولي من العلماء في تطوير مجهر حراري قادر على رصد تدفق الحرارة في المواد بدقة غير مسبوقة مما يساهم في تصميم إلكترونيات أكثر كفاءة وأنظمة طاقة مستدامة، مما يعزز الجهود العالمية للتحول نحو الاقتصاد الأخضر.

وداعاً للطرق التقليدية: تقنية جديدة تقدم رؤية غير مسبوقة لإدارة الحرارة في المواد

إن الحرارة تعتبر عاملاً حاسماً في تطوير الأجهزة الإلكترونية وتقنيات الطاقة المتجددة، من أجهزة الكمبيوتر فائقة السرعة إلى الألواح الشمسية والبطاريات، وإن فهم سلوك الحرارة في المواد يحدد مدى كفاءتها وأدائها، حيث أكد البروفيسور نيني برايدز من جامعة دلهي للتكنولوجيا: أن المواد المثالية للأجهزة الكهرو حرارية يجب أن تكون موصل ممتاز للكهرباء، لكنها بالكاد تفقد الحرارة، ومن أجل فهم هذا التناقض نحتاج إلى أدوات قادرة على رصد حركة الحرارة على مستوى النانومتر.

ثورة في الطاقة الخضراء: مجهر حراري يكتشف أسرار تدفق الحرارة على مستوى النانومتر

ولكن على مقياس النانومتر تتصرف الحرارة بشكل معقد فقد تتدفق في اتجاهات مختلفة اعتماداً على التركيب البلوري للمادة، وإن الطرق الحالية لدراسة هذا السلوك إما بطيئة أو تؤدي إلى تلف في العينات أو تتطلب إعدادات معملية معقدة.

ومن هنا يأتي دور المجهر الجديد الذي يقدم حلاً سريعاً وآمناً دون الحاجة إلى معالجة مسبقة للعينات، فهو يعتمد على منصة CAPRES microRSP المُدمجة، التي تقيس تدفق الحرارة في المواد بدقة متناهية، حيث قام الفريق باختبار المجهر على مادتين شائعتين في الصناعة الكهرو حرارية وهما : تيلورايد البزموت (Bi2Te3) و تيلورايد الأنتيمون (Sb2Te3)، وقد أثبت قدرته على تحديد اتجاهات انتقال الحرارة بموثوقية أعلى من التقنيات التقليدية.

من المعالجات إلى البطاريات.. كيف سيغير الابتكار الجديد مستقبل الإلكترونيات المستدامة

إن هذا التطور يمكن ان يحدث تحولاً كبيراً في تصميم الرقاقات الإلكترونية عبر تحسين تبديد الحرارة في المعالجات، مما يزيد من سرعتها ويقلل استهلاك الطاقة، وأيضاً تطوير بطاريات الجيل التالي عبر تحسين إدارة الحرارة الداخلية مما يطيل عمرها ويقلل مخاطر الانفجار وغيرها من التطبيقات.

هذه الطريقة تفتح باباً جديداً لفهم المواد وتصميم أجهزة تواكب متطلبات المستقبل الأخضر، بينما يتجه العالم نحو حلول الطاقة المستدامة، قد يصبح هذا المجهر أداة لا غنى عنها في معامل الفيزياء والصناعات التكنولوجية.