علماء يصنعون أول بلورة وقت ضوئية في التاريخ لإحداث ثورة في التحكم بالضوء

فريق دولي من الباحثين يُطوّر أول بلورة وقت ضوئية كلياً بصرية تتحكم في إشعاع التيراهرتز على مستوى البيكوثانية، فاتحاً آفاقاً جديدة في الحوسبة الفائقة والاتصالات المتقدمة.

تحرير
ألمعي · هيئة التحرير
النشر
٢ أغسطس ٢٠٢٦
القراءات
٣
الوقت
قراءة دقيقتين
موجة كهرومغناطيسية في الطيف الضوئي لبلورة الوقت الضوئية

أعلن فريق دولي من العلماء يضم باحثين من المدرسة البوليتكنيكية الفرنسية وكوليج دو فرانس ومركز هيلمهولتز درسدن روسندورف الألماني عن تحقيق إنجاز علمي بارز، إذ نجحوا في تصنيع أول بلورة وقت ضوئية كلياً بصرية في التاريخ، بما يُمثل قفزة نوعية في مجال التحكم بالضوء وتشغيله.

وتُعدّ بلورة الوقت الضوئية مادةً تُعدَّل خصائصها الضوئية بصورة دورية عبر الزمن لا عبر الفضاء كما في البلورات الاعتيادية، مما يُتيح تضخيم الضوء والتحكم فيه بطرق غير مسبوقة تتجاوز قدرات المواد التقليدية. وقد وظّف الفريق في تجاربه منشأة TELBE السوبر إشعاعية التابعة لمركز هيلمهولتز، والتي تُنتج نبضات من إشعاع التيراهرتز بالغة الشدة والدقة.

وتتألف المادة المُصنَّعة من هيكل مركّب على المقياس النانوي يجمع بين هياكل ذهبية دقيقة مرتّبة فوق طبقة من أشباه الموصلات من مادة أنتيمونيد الإنديوم؛ وهو ما يُصنّفها في خانة الميتا-المواد البلازمية التي تستغل التفاعلات بين الضوء وموجات الإلكترونات على السطح لتحقيق خصائص بصرية غير اعتيادية.

ونجح الباحثون في تعديل انعكاسية المادة وسائر خصائصها الضوئية في فترات زمنية بالغة القِصَر لا تتجاوز البيكوثانية، وهي فترة تُعادل تريليون جزء من الثانية، مما يُتيح معالجة الإشارات بسرعات فائقة تفوق ما تحققه تقنيات الاتصالات الحالية بمراحل.

وكشف النموذج الرياضي الذي طوّره علماء كوليج دو فرانس أن التعديل الزمني الدوري لخصائص المادة أدى إلى تخفيض تبدد الفوتونات بنسبة النصف، وهو ما يعني كفاءة أعلى في تضخيم الضوء وتقليل الفاقد الطاقوي. ويرى الباحثون أن هذا الإنجاز يُمهّد الطريق لتطبيقات تحويلية في مجالات عدة.

وعلى صعيد التطبيقات المستقبلية، يُشير العلماء إلى أن هذه التقنية قادرة على إحداث تحوّل جذري في مجالات الحوسبة الفائقة السرعة، وشبكات الاتصالات من الجيل السادس فما فوق، فضلاً عن أجهزة الليزر القابلة للضبط وأنظمة التصوير باستخدام إشعاع التيراهرتز في الطب والأمن.

ويكتسب هذا الإنجاز مزيداً من الأهمية في ظل التنافس المحتدم عالمياً على تطوير حواسب أسرع وشبكات اتصال ذات سعة أكبر؛ فإشعاع التيراهرتز الذي يقع في الطيف الكهرومغناطيسي بين موجات الميكروويف والأشعة تحت الحمراء يتيح نطاقات ترددية ضخمة جداً، لكن السيطرة عليه ظلت تُمثّل تحدياً مزمناً للعلماء. وجاءت هذه الأبحاث لتُقدّم أداة جديدة فعّالة لهذه السيطرة.

نشر الفريق نتائجه في المجلة العلمية المرموقة Nature بعد خضوعها لتدقيق نظراء متخصصين، وجاءت تجربة مستقلة من فريق آخر لتُؤكد بعض النتائج الأساسية، مما يُضفي على الاكتشاف مصداقية علمية عالية ويفتح الباب لمزيد من الأبحاث.

وتُعنى المنطقة العربية بهذه التقنية اهتماماً خاصاً في ضوء الاستثمارات الضخمة في البنية التحتية للاتصالات؛ إذ تقود الإمارات والمملكة العربية السعودية عربياً في نشر شبكات الجيل الخامس، وتُعدّان من أسرع الأسواق عالمياً في تبنّيه. وتتطلع هيئة الاتصالات السعودية وشركات التقنية الإماراتية بالفعل نحو أبحاث الجيل السادس الذي يعتمد في جوهره على طيف التيراهرتز. وإذا انتقلت بلورات الوقت الضوئية من المختبر إلى التطبيق، فإن البنية التحتية الرقمية الخليجية الطموحة ستكون جاهزة لاستقبال هذا الجيل من التقنيات.

وتتمثل الخطوات المستقبلية للفريق في زيادة معدل تضخيم الفوتونات للوصول إلى مستويات عملية في تطبيقات الليزر، والعمل على تصغير الجهاز ليُتاح استخدامه خارج المختبرات المتخصصة. ويرى بعض المراقبين أن هذه التكنولوجيا قد تُغيّر قواعد اللعبة في صناعة أشباه الموصلات إذا تمكّن المهندسون من دمجها مع خطوط التصنيع الحالية.

المصدر الأصلي
ScienceDaily / Nature
قراءة المقال الأصلي ↗
قصة اليوم · كل صباح

أعجبك التقرير؟ استلم واحداً كل صباح.

قصةٌ تقنية واحدة تستحقّ وقتك، بالعربية. بلا إعلانات، بلا إزعاج.

بلا إعلانات · إلغاء الاشتراك بنقرة واحدة · بياناتك آمنة

اقرأ أيضًا

المزيد من أجهزة

خلية شمسية من مادة البيروفسكيت

خلايا شمسية من البيروفسكيت تولّد الكهرباء تحت الماء

طوّر باحثون خلايا شمسية من مادة البيروفسكيت قادرة على توليد الكهرباء في البيئات المائية، بعد تحقيق إنجاز في تعزيز ثبات هذه المادة أمام الرطوبة، مما يفتح آفاقاً لتشغيل أجهزة الاستشعار البحرية وأجهزة إنترنت الأشياء.

Ars Technica
صرصور إلكتروبيولوجي مجهز بكاميرا وآلية حقن لعمليات الإنقاذ

صراصير إلكتروبيولوجية تتجاوز الأنقاض لإنقاذ ضحايا الكوارث

فريق بحثي أسترالي يطوّر كائنات إلكتروبيولوجية مزوّدة بكاميرات وآليات حقن تلقائي للبحث عن ضحايا الكوارث وتقديم الإسعافات الأولية لهم

Wired
نظام غذائي صحي لمكافحة الشيخوخة

علماء يعكسون الشيخوخة البيولوجية في أربعة أسابيع بتغيير النظام الغذائي

دراسة أسترالية تكشف أن تعديل النظام الغذائي لدى من هم بين 65 و75 عاماً يُخفّض العمر البيولوجي في أربعة أسابيع، بتقليص الدهون أو البروتين الحيواني

ScienceDaily
نموذج الذكاء الاصطناعي للتنبؤ بالطقس

تحديث نموذج الذكاء الاصطناعي لتوقعات الطقس من غوغل يرفع دقة التنبؤات

أعلنت غوغل عن تحديث جوهري لنموذجها للذكاء الاصطناعي الحدّي المخصص للتنبؤ بالطقس، إذ بات يعتمد على كميات أكبر من بيانات الأقمار الصناعية الخام، مما يرفع دقة توقعاته ويقترب بأدائه من النماذج التقليدية بل يتجاوزها في بعض المقاييس.

Ars Technica
موجة حرارة وارتفاع درجات الحرارة العالمية

أغسطس 2026 الأشد حرارة في تاريخ القياسات المناخية وفق بيانات كوبرنيكوس

سجّل أغسطس 2026 رقماً قياسياً غير مسبوق في متوسط درجات الحرارة العالمية وفق بيانات خدمة كوبرنيكوس الأوروبية، في ظل تضافر تأثيرات تغيّر المناخ وظاهرة النينيو المتنامية.

Wired
صورة ثقب أسود هائل

رياح الثقب الأسود الهائل أقوى بمئة مرة مما ظنّه العلماء

رصد علماء فلك باستخدام مهمة تصوير الأشعة السينية والمطيافية (إكسريزم) رياحاً صادرة عن ثقب أسود هائل تفوق طاقتها التقديرات السابقة بمئة مرة، وتمتد اضطراباتها نحو ثلاثمئة ألف سنة ضوئية خارج المجرة المضيفة.

ScienceDaily