وداعا للاجهزة المستخدمة حاليا.. إنجاز علمي جديد سيغير وجه العالم وصناعة الهواتف والحواسيب والالكترونيات
تاريخ النشر: 9th, November 2024 GMT
مقالات مشابهة أفلام 24ساعة مجانية بجودة HD.. استقبل تردد قناة دبي وان 2024 Dubai One TV
39 دقيقة مضت
روسيا تستعد لإطلاق ثاني أكبر كيان نفطي عالميًا بعد أرامكو السعودية؟45 دقيقة مضت
أجمل أغاني الأطفال مع جني مقداد .. تردد قناة طيور الجنة الجديد 2024 على مختلف الأقمار الصناعية وبجودة عالية47 دقيقة مضت
ابل قد تجلب نظام العدسات المتغيرة لسلسلة هواتف iPhone 18ساعة واحدة مضت
ما هو سعر مثقال الذهب اليوم في العراق عيار 21 السبت 9 نوفمبر 2024؟ساعتين مضت
المغرب يعلن سيارة تنافس عالميًا.. ويستعد للتصدير إلى 15 دولة
ساعتين مضت
إنجاز علمي جديد..تطوير ترانزستورات نانوية ثلاثية الأبعاد تتفوق على الحالية بـ 20 مرة
تُعدّ ترانزستورات السيليكون، هي العمود الفقري للإلكترونيات الحديثة، فهي المكون الأساسي في معظم الأجهزة الإلكترونية، ابتداءً من الهواتف الذكية ووصولًا إلى الحواسيب العملاقة، ومع ذلك، تواجه هذه الترانزستورات تحديًا جوهريًا يحد من قدرتها على العمل بكفاءة عالية.
ويعرف هذا التحدي باسم (طغيان بولتزمان) Boltzmann tyranny، وهو حد فيزيائي يمنع ترانزستورات السيليكون من العمل بكفاءة عالية عند جهد كهربي منخفض، ويعني ذلك أن هذه الترانزستورات تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة لتشغيل الأجهزة، مما يحد من عمر البطارية ويولد حرارة زائدة، ومع تزايد طلب الأجهزة الإلكترونية العالية الأداء، مثل تلك المستخدمة في مجال الذكاء الاصطناعي، أصبح التغلب على هذا التحدي ضرورة ملحة.
حل مبتكر من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا:
في خطوة نحو تجاوز هذه القيود، تمكن باحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا من تطوير نوع جديد من الترانزستورات الثلاثية الأبعاد، التي تتميز بتركيبة فريدة من المواد شبه الموصلة الفائقة الرقة البديلة للسيليكون، التي تسمح لها بالعمل بكفاءة عالية عند جهد كهربي أقل بكثير من ترانزستورات السيليكون التقليدية.ولكن كيف تعمل هذه الترانزستورات الجديدة، وما مزاياها، وما أهمية هذا الابتكار في مجال الإلكترونيات والذكاء الاصطناعي؟
كيف تعمل هذه الترانزستورات الجديدة؟
تعمل ترانزستورات السيليكون في الأجهزة الإلكترونية كمفاتيح، فعندما نطبق جهدًا كهربائيًا عليها، فإنها تسمح للإلكترونات بالمرور عبرها، وتتحول من حالة (إيقاف) إلى حالة (تشغيل)، وبذلك تتمكن الترانزستورات من تمثيل الإشارات الرقمية (الصفر والواحد)، التي تشكل أساس جميع العمليات الحسابية في الأجهزة الإلكترونية.
ولكن من أجل تحويل الترانزستور من حالة الإيقاف إلى حالة التشغيل، يجب تطبيق جهد كهربائي يكفي لتجاوز حاجز الطاقة الذي يفصل بين حالتي الترانزستور، وتُعرف هذه العملية، باسم (منحدر التبديل)، وهو ما يحدد سرعة الترانزستور وكفاءته. فكلما كان المنحدر أكثر حدة، كان الجهد المطلوب لتشغيل الترانزستور أقل، وزادت كفاءته في استخدام الطاقة.
ولكن هذه الترانزستورات تواجه تحديات تمنع عملها عند جهد معين في درجة حرارة الغرفة، مما يؤدي إلى استهلاك كبير للطاقة، ونتيجة لذلك فإن الأجهزة الحديثة التي تعتمد على السيليكون لا تستطيع تحقيق الأداء المطلوب بأقل استهلاك للطاقة.ولتجاوز هذه القيود، طور الباحثون ترانزستورات بمواد أشباه موصلات جديدة، وهي: (أنتيمونيد الجاليوم) Gallium antimonide، و(زرنيخيد الإنديوم) indium arsenide، واستغلوا ظاهرة فريدة في عالم الكم تعرف باسم (النفق الكمومي) Quantum Tunneling، التي تسمح للإلكترونات باختراق حواجز الطاقة بدلًا من تجاوزها بشكل مباشر.
ويعني ذلك أنه يمكن تشغيل الترانزستور وإيقافه بجهد أقل بكثير مما هو مطلوب في ترانزستورات السيليكون التقليدية، مما يؤدي إلى تحسين كبير في سرعة الترانزستور.
وقد استخدم الباحثون أحدث التقنيات المتاحة في منشأة (MIT.nano) المتخصصة في الأبحاث النانوية لتطوير ترانزستورات نانوية ثلاثية الأبعاد تتميز بهياكل غير متجانسة من الأسلاك النانوية الرأسية التي يبلغ قطرها 6 نانومترات فقط – وهي تُعدّ أصغر ترانزستورات ثلاثية الأبعاد طُورت حتى الآن – مما سمح لهم بتحقيق (منحدر تبديل) حاد، ويعني ذلك أن الترانزستور يمكنه التنقل بسرعة بين حالتي التشغيل والإيقاف بأقل طاقة ممكنة.
وقد أظهرت التجارب التي أجراها الباحثون على هذه الترانزستورات أنها تحقق أداءً يفوق الأنواع التقليدية بنسبة تبلغ 20 مرة.
ويقول يانجي شاو، الباحث في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية التي نُشرت حول الترانزستورات الجديدة: “تُعدّ هذه الترانزستورات الجديدة قفزة نوعية في عالم الإلكترونيات. فهي لا تقتصر على أداء الوظائف التي يقوم بها السيليكون فحسب، بل تتفوق عليه بكفاءة طاقية كبيرة، مما يفتح آفاقًا جديدة لتطبيقات لم تكن ممكنة من قبل”.
كما يصف البروفيسور خيسوس ديل ألامو، أستاذ الهندسة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هذا الإنجاز بأنه اختراق علمي، مؤكدًا أن هذه التقنية الجديدة تتطلب فيزياء جديدة لتجاوز حدود التقنيات الحالية.
مزايا الترانزستورات الجديدة:
منحدرات تبديل حادة: تتميز ترانزستورات النفق الكمومي بمنحدرات تبديل حادة، مما يعني أنها قادرة على التنقل بسرعة بين حالتي التشغيل والإيقاف بأقل طاقة ممكنة.
كفاءة عالية في استخدام الطاقة: نظرًا إلى أنها تتطلب جهدًا أقل لتشغيلها، فإن ترانزستورات النفق الكمومي أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من نظيراتها السيليكونية.أداء محسّن: من المتوقع أن تؤدي ترانزستورات النفق الكمومي إلى تطوير أجهزة إلكترونية أسرع وأصغر و
أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
ما أهمية هذا الابتكار؟
يمثل هذا الاكتشاف قفزة نوعية في مجال الإلكترونيات، إذ يفتح الباب أمام تطوير أجهزة إلكترونية أسرع وأصغر وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. ويمكن أن يكون لهذا الابتكار تطبيقات واسعة في العديد من المجالات، بما يشمل:
تطوير الأجهزة: يساعد هذا الابتكار في تطوير أجهزة محمولة أكثر قوة في الأداء، وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة، مما يقلل من الحاجة إلى أنظمة تبريد معقدة، ويطيل عمر البطاريات في الأجهزة، خاصة في تلك التي تعمل بالذكاء الاصطناعي.
الذكاء الاصطناعي: تتيح ترانزستورات النفق الكمومي إجراء عمليات حسابية معقدة بشكل أسرع بكثير؛ مما يسرع عمليات التعلم العميق وتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي.
إنترنت الأشياء: يمكن إدماج هذه الترانزستورات في أجهزة إنترنت الأشياء الصغيرة والقابلة للارتداء، مما يزيد من وظائفها وخفض تكلفتها.
الخطوات القادمة:
يواجه الباحثون حاليًا تحديًا يتمثل في تحقيق تجانس تام في أداء الترانزستورات النانوية عبر الشريحة بأكملها، لأن الاختلاف الطفيف في الأبعاد يمكن أن يؤثر بشكل كبير في سلوك الجهاز. لذلك، يسعون إلى تطوير تقنيات تصنيع أكثر دقة لزيادة تجانس الترانزستورات في الشريحة الواحدة، بالإضافة إلى استكشاف تصميمات جديدة للهياكل النانوية، مثل: الهياكل الزعنفية والترانزستورات النانوية الرأسية، لتحقيق أداء أفضل وأعلى موثوقية ممكنة
المصدر: الميدان اليمني
كلمات دلالية: معهد ماساتشوستس للتکنولوجیا الأجهزة الإلکترونیة أکثر کفاءة فی هذا الابتکار کفاءة عالیة
إقرأ أيضاً:
وداعاً مشاعر عبدالله عمر
غيّب الموت المدافعة الحقوقية مشاعر عبدالله عمر، فى يوم الأحد الثاني من مارس 2025، الموافق (2 رمضان 1446هجرية)، إذ وافتها المنيّة، فى دولة الأمارات العربية المتحدة ... وبفقدها، تفقد حركة حقوق الإنسان السودانية، مناضلة من طراز فريد، كرّست وقتها وجهدها وعلمها وعملها، فى الدفاع عن حقوق الإنسان، فى أحلك الظروف وأصعبها، فى مواجهة الدكتاتورية، ومقاومة انتهاكات حقوق الإنسان، ومناهضة التعذيب، ولم تلن من عزيمتها الإعتقالات، ولا الاستدعاءات، ولا التهديدات.
التحقت الراحلة بمركز الخرطوم لحقوق الإنسان وتنمية البيئة، وأسهمت بجهد كبير فى تأسيسه فى عام 2001، وواصلت عملها بشجاعةٍ وثبات وتضحية ونكران ذات، دون كلل ولا ملل، إلى أن تمّ إغلاق المركز تعسُّفياً بقرار أمني من السلطات السودانية، فى العام 2009 ... ثمّ انتقلت إلى العمل ببعثة الإتحاد الأوروبي فى السودان، إلى أن اختطفها الموت بغتةً، وهي تواصل إلتزامها بالدفاع عن حقوق الإنسان، متحدّية كل الصعوبات والمخاطر.
ببالغ الحزن والأسى، وبقلوبٍ مكلومة، ينعي مركز الخرطوم لحقوق الإنسان وتنمية البيئة، والمركز الأفريقي لدراسات العدالة والسلام، وصحفيون لحقوق الإنسان – جهر – ، مناضلة حقوقية صلبة، أسهمت فى مناهضة التعذيب، والدفاع عن حرية التعبير، وحقوق الإنسان، ومقاومة الاستبداد والقهر والظلم، وقد عرفتها الشوارع التي لا تخون، مناضلة متقدمة فى الصفوف الأمامية، فى الدفاع عن الحقوق، وعن أهداف ثورة ديسمبر 2018 المجيدة، وشعاراتها فى الحرية والسلام والعدالة.
لعبت الفقيدة دوراً مرموقاً فى تكريس وتعليم ثقافة حقوق الإنسان، وبقيت حتّى آخر لحظة فى حياتها ممسكة على مبادئها الحقوقية، وقابضة على جمر الدفاع عن الحقوق، بصبرٍ وشجاعةٍ فائقة ... ستظل مشاعر عبدالله عمر، نموذجاً حيّاً، ومثالاً ساطعاً للمرأة السودانية المناضلة والمدافعة عن الحقوق، والمثابرة فى الدفاع عن حقوق الإنسان ... العزاء لأسرتها الصغيرة والكبيرة والممتدة، ولحركة حقوق الإنسان السودانية، ولرفاقها ورفيقاتها فى حركة حقوق الإنسان العالمية.
ونحن إذ ننعيها للشعب السوداني، ولحركة حقوق الإنسان السودانية، ننعي للمدافعات الحقوقيات والمدافعين الحقوقيين فى الشرق الأوسط، وشمال وشرق أفريقيا، مناضلة صلبة، قدّمت لحركة حقوق الإنسان، فى صمتٍ وإباءٍ وشمم، وساهمت فى تعليم وتدريب المئات من المدافعين والمدافعات، فى الحماية والسلامة، بمثلما قدّمت معرفيّأً وإداريّاً الكثير، للمؤسسات التى انتمت لها، وشاركت فى بنائها، واستقرارها، وصمودها، ورسوخ قدمها فى التربة السودانية، فى أحلك الظروف، وأصعب الأزمنة النضالية. إننا إذ ننعي مشاعر عبدالله عمر، نعاهد روحها الطاهرة، على مواصلة السير فى طريق القضايا الحقوقية الذي كرّست جهدها وحياتها من أجلها... وداعاً مشاعر، وإنّا على العهد لباقون.
- مركز الخرطوم لحقوق الإنسان وتنمية البيئة
- صحفيون لحقوق الإنسان – جهر – السودان
- المركز الأفريقي لدراسات العدالة والسلام
4 مارس 2025
حالة الطقس ودرجات الحرارة المتوقعة اليوم الخميس 6 مارس 2025