ظاهرة كمية نادرة تُضاعف كفاءة نقل الطاقة بين الجزيئات في درجة الحرارة العادية

رصد علماء من معهد داليان للكيمياء والفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ظاهرةً كمية غير مألوفة تُعزّز بشكل لافت انتقال الطاقة بين النقاط الكمية والجزيئات المجاورة لها، في اكتشاف نشرته دورية نيتشر ماتيريالز في يوليو 2026.

أطلق الفريق البحثي بقيادة البروفيسور كايفينج وو على هذه الآلية اسم نقل طاقة الثلاثي المُساعَد بمكوك البروتون، وهي عملية تتضمن رقصةً منسّقة من الجسيمات دون الذرية. إذ تبدأ حين تمتص النقطة الكمية من مادة كبريتيد الزنك الضوءَ، فتنتقل شاردة موجبة إلى جزيء الفينول المجاور في حين يقفز بروتون إلى جزيء البيريدين، ثم يتبع ذلك انتقال إلكتروني من النقطة الكمية إلى الجذر الفينوكسيلي، وأخيراً يعود البروتون إلى موقعه الأصلي مُكتملاً الدورة.

ما يُثير الإعجاب العلمي أن البروتون يعود إلى نقطة انطلاقه في نهاية المطاف، لكن حركته المؤقتة تؤدي دوراً محورياً في تسريع عملية نقل الطاقة وتحسين كفاءتها بشكل ملحوظ مقارنةً بالأنظمة التي تفتقر إلى هذه الآلية.

ما يُميّز هذا الاكتشاف أن آلية النفق الكمي تُسيّر حركة البروتون لا التسخين الحراري المعتاد، إذ أبدى معدل نقل الطاقة استقراراً استثنائياً عند تغيير درجة الحرارة وهو مؤشر قاطع على انتقال كمي لا كلاسيكي. وتُعدّ هذه الظاهرة مثيرةً بوجه خاص لأنها تعمل في درجة حرارة الغرفة، على خلاف كثير من التأثيرات الكمية التي تتطلب برودةً قريبة من الصفر المطلق.

وتتمتع هذه الآلية بتطبيقات عملية واعدة في عدة مجالات: فهي قد تُحسّن كفاءة الخلايا الشمسية برفع سقف الطاقة المستخلَصة من فوتونات الضوء، كما قد تُسهم في تطوير تقنيات الليزر والمحفّزات الضوئية لإزالة الملوثات البيئية.

وتنعكس أهمية هذا الاكتشاف مباشرةً على المشهد الطاقوي في المنطقة العربية؛ إذ تستثمر دول الخليج مليارات الدولارات في مشاريع الطاقة الشمسية كمشروع نيوم والرياض الخضراء ومحطة نور الإمارات في عمق الصحراء. ورفع معدلات تحويل الفوتونات إلى كهرباء بنسبة ولو ضئيلة يُترجَم إلى عوائد اقتصادية هائلة في البيئات شديدة الإشعاع الشمسي كالجزيرة العربية وشمال أفريقيا، مما يجعل من هذه الأبحاث الكمية ركيزةً واعدة لمستقبل الطاقة المتجددة في المنطقة.

ويفتح هذا الاكتشاف الباب لمزيد من التساؤلات حول الدور الذي يؤديه النفق الكمي في التفاعلات البيوكيميائية الحيوية مثل عملية التمثيل الضوئي في النباتات، مما يُلمّح إلى أن التطور البيولوجي ربما استغل الفيزياء الكمية منذ ملايين السنين قبل أن يصل العلماء إلى اكتشافها بأنفسهم.