طور علماء الفيزياء في جامعة أوريغون أداة ميكانيكية سريعة و حساسة لقياس الضوء , وتعد الأسرع والأكثر حساسية بلمقارنة مع شبيهاتها

و بإستطاعته اكتشاف كل لون تقريبًا من ألوان الضوء بسرعة عالية و دقيقة.

وأشار العلماء إلى أن مقياس الجرافين الجديد يمكن أن يكون له استخدامات واسعة النطاق في كل شيء من علم الفلك والطب و حتى في مجال مكافحة الحرائق.

 وقال بنجامين أليمان ، أستاذ الفيزياء في جامعة أوريغون وعضو مركز UO للعلوم البصرية والجزيئية والكوانتية “هذه الأداة هي الأسرع والأكثر حساسية في فئتها “

مميزات الجهاز

 يوفر هذا الجهاز الذي يتكون من قطعة من الجرافين على شكل ترامبولين (الترامبولين يشبه الميثاب الذي يستخدم للقفز في الصالات الرياضية)

بديلاً عن أجهزة الكشف عن الضوء الإلكترونية التقليدية ، مثل تلك الموجودة في كاميرات الهواتف الذكية

  بدلاً من ذلك  يستخدم الجهاز طريقة ميكانيكية مبتكرة فيقوم بربط الضوء الممتص بالتغيرات الصغيرة في تردد الرنين الميكانيكي.

طريقة عمل مقياس الجرافين

 سنضرب مثل سريع لتبسيط فكرة عمل الجهاز, فالنفرض أنك تقوم بالعزف على الطبل في ذروة النهار والجو المحيط شديد الحرارة

ومع ارتفاع درجة الحرارة سيتمدد غشاء الطبل وتتغير نغمة الصوت الناتجة عنه مما يؤدي لصدور نغمات مختلفة.

 إن موجات الضوء تفعل الشيء نفسه مع مقياس الجرافين, فعندما يستضم الضوء مع رأس الجهاز الموجود عليه غشاء،

ترتفع درجة حرارة الغشاء وتتسع و تتغير درجات الاهتزاز ويمكن للفيزيائيين تتبع هذه التغييرات في درجة الصوت لقياس مقدار الضوء الذي مر عبر الجهاز .

و صرح أحد الباحثين وطلاب الدكتوراه في مختبر أليمان وأسمه ديفيد ميللر

“هذه طريقة جديدة للغاية للكشف عن الضوء ونحن نستخدم طريقة ميكانيكية بحتة لتحويل الضوء إلى صوت

وهذا له ميزة القدرة على رؤية نطاق أوسع بكثير من الضوء .”

 وأضاف الباحث “إن الأجهزة التقليدية الموجودة حالياً تتمكن من قراءة الضوء المرئي أو الأشعة السينية

ولكنها غير دقيقة في قياس الأطوال الموجية في الطيف الكهرومغناطيسي ، بما في ذلك الأشعة تحت الحمراء والموجات اللاسلكية.

و مقياس الجرافين المبتكر يسد هذا الفراغ ويسمح باكتشاف الضوء من أي طول موجي تقريبًا

و يمكن أن يكون مفيدًا بشكل خاص في الملاحظات الفلكية والتصوير الحراري والطبي والرؤية العميقة في الأشعة تحت الحمراء.

طريقة صناعة مقاس الجرافين ؟

  قام الفريق بصناعة الجهاز عن طريق إنشاء ورقة من الذرات فوق تجويف محفورة في قطعة من السيليكون

بعد ذلك قاموا بقص الورقة الذرية باستخدام تقنية شعاع أيوني مُركَّزة تم تطويرها مسبقًا في المختبر.

ما هو الجرافين ؟

تم اكتشاف الجرافين في عام 2004 و أشار العلماء حينها إلى ان الجرافين سيكون المكون الرئيسي لنجاح التكنولوجيا

فعلى الرغم من أنه مادة رقيقة جداً إلا أنه أقوى بـ 200 مرة من الفولاذ وقد فاز بجائزة نوبل في الفيزياء لعام 2010 لقدرته على إحداث ثورة في الفيزياء والهندسة .

حيث قال بليكي ”  إن الخواص الميكانيكية للجرافين تسمح للمادة بالاستجابة لتغيرات درجة الحرارة بسرعة لا تصدق ، مما يمكنها من قياس الضوء بمعدلات سريعة “

 و أضاف إلى كلامه “عَرَضَ الجرافين آفاقاً محيرة للكشف عن الضوء فائق الحساسية وفائق السرعة

و يمتلك قدرة لا مثيل لها على قياس أي طول موجي للضوء تقريبًا ويمكنه تحمل درجات حرارة أعلى بكثير من أجهزة الكشف التقليدية .”

النهاية

 و ختم بليكي كلامه بان “الجرافين مادة مستقرة حرارياً يمكنها تحمل درجات الحرارة التي تزيد عن 2000 درجة مئوية

و هذه الخاصية ساعدت في تطور الجهاز وأصبح من الممكن له إلتقاط الصور للكواكب الساخنة مثل الزهرة وعطارد على عكس أجهزة الكشف الإلكترونية.

 فالقابلية الفائقة للحساسية لمقياس النانوالميكانيكي من المحتمل ان تجعله أداة مفيدة في العديد من المجالات مثل العلوم والطب والصناعة وعلم الفلك . 

 و ختم أليمان ” نأمل أن يساعد هذا الجهاز العلماء في كشف أسرار شمسنا و نجومنا وتحسين التشخيص الطبي

المصدر : انقر هنا

  • إعداد : المهندس محمد كريم بابان
  • تدقيق : المهندسة راما آغا
  • تحرير : المهندسة يمنى يازجي
  • تصميم : المهندس بشار الحجي