السبت 18 يوليو 2026
اكتشاف علمي يفتح آفاقًا جديدة في تقنيات الذاكرة منخفضة الطاقة باستخدام أسلاك سيلينيد الإنديوم
في خطوة ثورية نحو تطوير تقنيات الذاكرة الإلكترونية، نجح فريق بحثي دولي في ابتكار طريقة مبتكرة لتجميد أسلاك سيلينيد الإنديوم باستخدام طاقة منخفضة بمليار مرة مقارنة بالتقنيات التقليدية، ما يعد إنجازًا مهمًا في مجال تقنيات الذاكرة منخفضة الطاقة.
في اكتشاف علمي جديد، تمكن فريق بحثي دولي من تطوير طريقة مبتكرة لتجميد أسلاك سيلينيد الإنديوم باستخدام طاقة منخفضة بمليار مرة مقارنةً بتقنيات التجميد العشوائي التقليدية. يتم هذا التجميد بفضل التفاعل بين خصائص المادة الكهرضغطية وطبيعة بنيتها الطبقية، مما يؤدي إلى تحول الأسلاك إلى حالة غير متبلورة عبر عملية تشوهات ناشئة عن التيار الكهربائي. يعتقد الباحثون أن هذا الاكتشاف يمكن أن يُحدث ثورة في تقنيات الذاكرة الإلكترونية منخفضة الطاقة، حيث يمكن أن يوفر طاقة أقل بكثير عند تخزين البيانات مقارنةً بالتقنيات الحالية.
ابتكار جديد لتجميد أسلاك سيلينيد الإنديوم: نقلة نوعية في تقنيات الذاكرة
تفتقر ذرات المواد الصلبة غير المتبلورة، مثل الزجاج، إلى بنية مرتبة وتتوزع بشكل عشوائي، مشابهة لحبات الرمل المتناثرة على الشاطئ. ولتحويل المواد إلى هذه الحالة غير المتبلورة، أو ما يُعرف بـ”التجميد العشوائي” (amorphization)، يُستخدم عادةً تسخين المادة إلى درجة انصهار ثم تبريدها بسرعة، وهي عملية تستهلك كميات كبيرة من الطاقة.
ابتكار منخفض الطاقة في تجميد المواد
طور فريق بحثي دولي من جامعة بنسلفانيا، وجامعة الهند للعلوم (IISc)، ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) طريقة جديدة لتجميد أسلاك سيلينيد الإنديوم (In₂Se₃) باستخدام طاقة أقل بمليار مرة من تقنيات التجميد العشوائي التقليدية. وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة Nature، ما يشير إلى إمكانيات جديدة لتطوير تقنيات الذاكرة منخفضة الطاقة المعتمدة على تغيير الطور (PCM).
موضوعات مرشحة
تقنية تغيير الطور وتحديات استهلاك الطاقة
تتيح تقنية PCM تخزين البيانات عبر التبديل بين حالتين من المادة: البلورية وغير المتبلورة. يعمل هذا التحول كـ”مفتاح تشغيل/إيقاف” لتخزين المعلومات، لكنه يواجه تحديات في التبني الواسع نظرًا للطاقة العالية المطلوبة. وأوضح الدكتور ريتيش أغاروال، أحد الباحثين الرئيسيين في الدراسة، أن “أحد أكبر العوائق أمام انتشار أجهزة الذاكرة المعتمدة على تغيير الطور هو الطاقة المطلوبة لهذه التحولات.
اكتشاف غير متوقع في أسلاك سيلينيد الإنديوم
قبل بضع سنوات، بدأ الباحث غوراف مودي، الذي كان طالب دكتوراه في جامعة بنسلفانيا، تجاربه على سيلينيد الإنديوم، وهو مادة نصف موصلة تتميز بخصائص مثل الكهرضغطية (القدرة على توليد شحنة كهربائية عند تعرضها لضغط ميكانيكي). وخلال إحدى تجاربه، فوجئ مودي بأن الأسلاك تحولت إلى حالة غير متبلورة عند مرور تيار كهربائي مستمر، وهو ما كان يُعتبر أمرًا غير مألوف، إذ عادةً ما يتطلب التجميد العشوائي نبضات كهربائية قصيرة.
فك لغز التحول العشوائي في الأسلاك
أرسل الفريق العينات إلى الباحث بافان نوكالا في IISc لإجراء فحص شامل باستخدام أدوات تصوير مجهري متقدمة. وتبين أن خصائص سيلينيد الإنديوم، خاصة الكهرضغطية وطبيعة بنيته الطبقية، تتفاعل معًا لتوفير مسار منخفض الطاقة لإحداث التجميد العشوائي.
ظاهرة “الصدمة الصوتية” ودورها في التجميد العشوائي
أظهر البحث أن العملية تشبه الانهيار الجليدي أو الزلزال، حيث تبدأ أجزاء صغيرة من السلك في التحول إلى حالة غير متبلورة بفعل تشوهات تنتج عن التيار الكهربائي. تدفع هذه التشوهات أجزاء من الطبقات إلى وضعيات غير مستقرة، مما يؤدي إلى سلسلة من التشوهات. وعندما تصل التشوهات إلى نقطة حرجة، تنتشر موجة صوتية عبر المادة، تُعرف بـ”الصدمة الصوتية” (acoustic jerk)، ما يتسبب في تحول مناطق عديدة إلى حالة غير متبلورة.
ويعلق شوبام بارات، طالب الدكتوراه في IISc والمشارك في الدراسة: “إنه لأمر مدهش رؤية هذه الظواهر تتفاعل عبر مستويات مختلفة في آنٍ واحد.
تطبيقات مستقبلية واعدة
أعرب الدكتور أغاروال عن تفاؤله بنتائج البحث قائلاً: “يفتح هذا الاكتشاف مجالًا جديدًا للتحولات الهيكلية الممكنة في المواد عندما تتفاعل هذه الخصائص معًا. إن الإمكانيات التي تقدمها هذه النتائج لتصميم أجهزة ذاكرة منخفضة الطاقة مذهلة.”
يسهم هذا الاكتشاف في تعزيز إمكانيات تصميم أنظمة تخزين بيانات أكثر كفاءة وبتكلفة أقل، ما قد يشكل ثورة في تقنيات الذاكرة ويساهم في انتشار الأجهزة الإلكترونية منخفضة الطاقة في المستقبل.
