عيب في الألماس يفتح الباب أمام بطاريات كمية أكثر كفاءة
تاريخ النشر: 25th, July 2025 GMT
الصين – ابتكر فريق من الباحثين طريقة جديدة واعدة لتصميم بطاريات كمية تدوم لفترة أطول عبر استغلال عيب معروف في الألماس.
ويهدف هذا التصميم إلى حل مشكلة فقدان الطاقة التلقائي، وهو أحد أكبر التحديات التي تواجه تطبيق البطاريات الكمومية في الحياة العملية.
وتستفيد البطاريات الكمومية من خصائص فيزياء الكم مثل التشابك والتراكب، ما يمكّنها من شحن أسرع وتوفير طاقة أكبر مقارنة بالبطاريات التقليدية.
وبهذا الصدد، اقترح باحثو جامعة هوبي والأكاديمية الصينية للعلوم وجامعة لانزو، تصميما يعتمد على مركز النيتروجين الشاغر (NV) في الألماس. ويعمل دوران الإلكترون في هذا المركز كنواة للبطارية الكمومية، ما يسمح بالتحكم في تخزين الطاقة والحفاظ عليها لفترة أطول.
ووُجد أن مركز النيتروجين الشاغر قادر على كبح التفريغ الذاتي دون الحاجة إلى تحكم خارجي أو شاحن كمي معقد، ما يجعل التصميم أكثر فعالية وعملية.
وأوضح جون هونغ آن، المعد الرئيسي المشارك في الدراسة، أن الحلول السابقة لكبح التفريغ الذاتي كانت تعتمد على شاحن كمي، ما يقلل من كفاءة النظام بسبب تداخل التشابك.
ويعتمد التصميم الجديد على الخصائص الكمومية الداخلية، لا سيما التفاعل الدقيق بين إلكترون المركز ونواة النيتروجين، الذي يسمح بتحسين نسبة الطاقة المتماسكة إلى الطاقة الكلية، وبالتالي زيادة فترة احتفاظ البطارية بالطاقة.
وهذا النهج يعالج التحديين الرئيسيين للبطاريات الكمومية: فقدان التماسك أثناء الشحن، وفقدان الطاقة التلقائي أثناء التخزين.
يذكر أن مركز النيتروجين الشاغر هو عيب ذري خاص يوجد داخل شبكة الكربون البلورية للألماس، ويعتبر من أشهر العيوب المفيدة في فيزياء الكم والتقنيات النانوية، ويُستخدم في تقنيات الاستشعار الكمومي والحوسبة، ويتميز باستقرار عالي عند درجة حرارة الغرفة، ما يجعله منصة واقعية لتطوير الأجهزة الكمومية.
ومع تزايد الاهتمام بالديناميكا الحرارية الكمومية، قد يفتح هذا الابتكار الباب أمام تطوير بطاريات كمية أسرع وأنظف وأكثر كفاءة، مدعومة بفيزياء الكم.
نشرت الدراسة في مجلة Physical Review Letters.
المصدر: interesting engineering
المصدر: صحيفة المرصد الليبية
إقرأ أيضاً:
أستون فيلا يغلق الباب أمام مانشستر يونايتد بشأن أولي واتكينز
في إطار سعي مانشستر يونايتد لتعزيز هجومه قبل انطلاق موسم 2025-2026، تلقى النادي رداً حاسماً من إدارة أستون فيلا بشأن موقفها من بيع مهاجم الفريق، أولي واتكينز، الذي ارتبط اسمه مؤخرًا بالانتقال إلى "أولد ترافورد".
استون فيلا يحبط انتقال واتكينز لمانشستر يونايتدوبحسب ما كشفته صحيفة "ميرور" البريطانية، فقد أخطر أستون فيلا مسؤولي مانشستر يونايتد بأن المهاجم الدولي الإنجليزي ليس للبيع، رغم استفسار الأخير عن إمكانية ضمه خلال فترة الانتقالات الصيفية الحالية.
ويُعد أولي واتكينز أحد أبرز الأسماء التي وضعها المدرب البرتغالي روبن أموريم على طاولته، في ظل سعيه لتدعيم مركز المهاجم الصريح، وسط خطة لإعادة هيكلة الخط الأمامي للشياطين الحمر.
وكان يونايتد قد أبرم بالفعل صفقتين هجوميتين هذا الصيف، بالتعاقد مع ماتيوس كونيا من وولفرهامبتون وبريان مبيومو من برينتفورد، مقابل 133.5 مليون جنيه إسترليني، لكنه لا يزال يطمح لضم مهاجم يمتلك خبرة أكبر في الدوري الإنجليزي.
ورغم أن واتكينز لم يعد خيارًا أساسيًا في تشكيلة الإسباني أوناي إيمري، إلا أن أستون فيلا يتمسك ببقائه، خاصة أنه يمثل ورقة هجومية مهمة، وسبق للنادي أن رفض عرضًا من آرسنال لضم اللاعب في يناير الماضي.
يُذكر أن أولي واتكينز انضم إلى أستون فيلا قادمًا من برينتفورد في صيف 2020 مقابل 33 مليون جنيه إسترليني، ومنذ ذلك الحين خاض 184 مباراة في الدوري الإنجليزي الممتاز، سجل خلالها 75 هدفًا وصنع 34 تمريرة حاسمة، ما يجعله من بين أكثر المهاجمين تأثيرًا في البريميرليج.
ترحيب كبير من لاعبي سيراميكا بـ عمرو السولية...صور