تمكن فريق من الفيزيائيين في جامعة مينيسوتا من تحقيق إنجاز علمي فريد يتمثل في تغيير اتجاه حركة الشحنة الكهربائية في طبقة نانوية رقيقة جدا من مادة معينة، وذلك باستخدام الضوء فقط، وبدرجة حرارة الغرفة، هذا التطور يمكن أن يفتح آفاقا جديدة لتطوير أجهزة أكثر كفاءة في استشعار الضوء والمعالجة الكمومية.

تحكم فائق بالكهرباء عبر الضوء عند درجة حرارة الغرفة

أجرى الباحثون دراستهم على أفلام رقيقة مصنوعة من أكسيد الروثينيوم (RuO₂) المطبقة على ركائز من أكسيد التيتانيوم. وأظهرت التجارب أن تمديد التركيب الذري للمادة في اتجاه معين يسمح بالتحكم بدقة في كيفية تدفق التيار الكهربائي وتفاعله مع الضوء، دون الحاجة إلى درجات حرارة منخفضة أو ظروف معملية خاصة، مما يعد ميزة عملية كبيرة.

اكتشاف جديد يكسر القواعد التقليدية

كان يُعتقد سابقا أن التحكم الدقيق في التيار الكهربائي باستخدام الضوء في مواد ذات تركيب إلكتروني معقد مثل هذه غير ممكن، وفقا لما ذكره البروفيسور بهارات جالان، الباحث الرئيسي في الدراسة، إلا أن الفريق أظهر أن التحكم في التوترات الداخلية على المستوى الذري يتيح هذا التأثير في طبقات نانوية فائقة الرقة.

التطبيقات المستقبلية

يرتبط هذا الاكتشاف بخصائص إلكترونية معينة تعزز حالات إلكترونية محددة باتجاهات معينة داخل المادة، مما يمهد الطريق لتصنيع معادن وأجهزة ذات خصائص كهربائية وبصرية قابلة للتعديل، كما أكد الباحث المشارك سينغ جون أن هذه هي المرة الأولى التي يُنجح فيها التحكم الفائق في التوصيلية الكهربائية بسرعة فائقة في أكسيد معدني عند حرارة الغرفة.

آفاق تكنولوجية متقدمة

يمكن أن تُستخدم هذه الخاصية الجديدة في تطوير أجهزة ذات كفاءة طاقية عالية لمعالجة وتخزين البيانات، إلى جانب تطبيقات في تكنولوجيا الاتصالات المؤمنة، يركز البحث القادم على دمج هذه الأفلام النانوية في شرائح إلكترونية حقيقية، بالإضافة إلى دراسة ظواهر مشابهة في أكاسيد معدنية أخرى.