اكتشف باحثون من جامعة ستانفورد مادة تُعرف باسم “تيتانات السترونشيوم” تُظهر سلوكاً غير تقليدي عند درجات حرارة منخفضة للغاية، حيث تزداد كفاءتها في التفاعل مع الضوء والمجالات الكهربائية. وقد نشرت الدراسة في دورية “ساينس” المرموقة.
تُعد تيتانات السترونشيوم بلورة معروفة منذ عقود وتُستخدم أحياناً في المختبرات وفي صناعة المجوهرات كبديل للماس. ومع ذلك، فقد كشفت التجارب الحديثة عن خصائص غير مسبوقة لهذه المادة عند درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق.
استجابة “غير خطية”
عند درجات حرارة منخفضة جداً، تُظهر تيتانات السترونشيوم خاصية تُعرف باسم “الاستجابة الضوئية غير الخطية”، وهي مقياس لقدرة المادة على تحويل الضوء أو تعديل شدته. وقد وجد الباحثون أن هذه الخاصية أقوى بنحو 20 مرة من مادة الليثيوم نيوبات، التي تُعتبر حتى اليوم المعيار الذهبي في الإلكترونيات الضوئية.
كما لاحظ الباحثون أنه يمكن تحسين أداء البلورة بمجرد استبدال بعض ذرات الأكسجين فيها بنظائر أثقل، مما زاد من قابليتها للتحكم بمقدار 4 أضعاف في بعض الحالات.
تطبيقات محتملة
تشير النتائج إلى أن تيتانات السترونشيوم قد تُستخدم في تطوير دوائر ضوئية وكمّية أسرع وأقل استهلاكاً للطاقة. بالإضافة إلى ذلك، فإن تصنيع هذه المادة سهل نسبياً ويمكن دمجه باستخدام المعدات الحالية لصناعة أشباه الموصلات.
وقد أشار الباحثون إلى أن هذه المادة قد تكون مفيدة بشكل خاص في المساحات الباردة للفضاء الخارجي أو في خزانات الوقود المبردة للصواريخ، نظراً لقدرتها على العمل بكفاءة عالية في درجات الحرارة المنخفضة.
وفي تصريح للجزيرة نت، قالت جيلينا فوكوفيتش، أستاذة الهندسة الكهربائية من جامعة ستانفورد والمؤلفة الرئيسية للدراسة، إن “تيتانات السترونشيوم يتميز بتأثيرات كهروضوئية أقوى بـ40 مرة من أكثر المواد الكهروضوئية استخداماً اليوم”.
الخطوات المقبلة
من المتوقع أن يستمر الباحثون في دراسة خصائص تيتانات السترونشيوم وتطوير تطبيقات عملية لها. ومع استمرار الأبحاث، قد تظهر المزيد من الاستخدامات المحتملة لهذه المادة في مجالات متعددة.
