خفض نفقات الخلايا الشمسية
ويقول الباحثون في هذا المجال ان نتائج بحثهم يمكنها أن تخفض من نفقات الخلايا الشمسية بشكل
مدهش إذ تجعل استخدام المواد الرخيصة مجدية اقتصاديا؛ وأنه غالبا ما يستند الترويج للطاقة الشمسية
إلى أنها مصدر مبشر بالنجاح من مصادر الطاقة البديلة؛ وأنها أكثر هذه البدائل أمناء ويمكنها أن تقلل
من اعتمادنا على الوقود الأجنبي؛ وفي نفس الوقت تخفض من إطلاق الغازات الخطرة التي تضر بمناخ
العالم
ويحقق معدل النمو العالمى الحالى لعمليات توليد الطاقة من أشعة الشمس زيادة سنوية قدرها 9630 إلى
0 وهو معدل أقل ما يقال عنه أنه مدهش؛ لكن صناعة الطاقة الشمسية يمكن أن تنمو بمعدل أسرع
من هذا إذا تمكن الباحثون والعاملون في الصناعة من تحقيق مزيد من خفض تكلفة الخلايا الشمسية
وقد حلل فريق العمل كيفية استجابة الشوائب المعدنية التي يحتوي عليها السيلكون لمختلف طرق
المعالجة باستخدام مجسات دقيقة شديدة الحساسية من الأشعة السينية المنطلقة بسرعة من أجهزة
السينكروتون التي تزيد من سرعة الإلكترونات؛ وهي مجسات تستطيع اكتشاف الكتل المعدنية متناهية
وقد وجد الباحثون أن العيوب ذات الأحجام متناهية الدقة تتناثر في جميع أنحاء شرائح هذا السيلكون؛
وتعرف هذه المسافة باسم أدنى طول حامل للانتشار؛ وكلما زاد طولها زادت كفاءة المادة على تحويل
الطاقة
وقد قال بوناسيسي: لقد وجدنا أن إحدى طرق معلجة هذه العيوب المعدنية ذات الأحجام متناهية الدقة أن
وأضاف: يمكن أن نشبه الجزيئات المعدنية بمئات من الخيول تسير على غير هدى في شوارع بيركلي؛
لا بد أن هذه الخيول ستشتت وسائل المواصلات؛ لكن لو جمعنا هذه الخيول في حظيرة واحدة؛ سيتمكن
الناس ووسائل المواصلات من التحرك حولها بمزيد من الحرية

تنويع معدل تبريد السيلكون
وقد وجد الباحثون أنه من الممكن معالجة توزيع الشوائب المعدنية بتنويع معدل تبريد السيلكون؛ فعند
تبريد المادة بسرعة؛ تحتبس العيوب المعدنية بسرعة وهي متناثرة في جميع أجزائها؛ لكن مجرد إبطاء
معدل عملية التبريد يجعل الشوائب المعدنية تتجمع معا في كتل أكبر حجما
وقال بوناسيسي أيضا: لقد مكننا استخدام هذه التقنية في التبريد من تحسين المسافة التي يمكن أن تقطعها
الإلكترونات بمقدار أربعة أضعاف مقارنة بسرعة انتقالها في السيلكون الذي ترك على حاله بلا معلجة
ورغم أن هذه السرعة ما زالت أقل كفاءة من سرعة انتقال الإلكترونات في السيلكون فائق النقاء؛ لكنها
تثبت مبداً أننا يمكن أن نحسن السيلكون منخفض الجودة بسهولة؛ ونحن الأآن نبحث عن تقنيات أخرى
يمكن أن تزيد كفاءة السيلكون غير المنقح
ويوضح الباحثون أن تقنيات مثل تنويع معدل تبريد السيلكون وسيلة سهلة وذات تكلفة مجدية اقتصاديا
لتعديل الإجراءات الصناعية الحالية
هائل في إتاحة الطاقة الشمسية على نطاق أوسع بمجرد تغييرات طفيفة في العملية الصناعية
ويقول الباحثون انه بحلول عام 2006؛ ستتجه صناعة توليد الطاقة من أشعة الشمس إلى استخدام المزيد
من السيلكون أكثر من صناعة الإلكترونيات الدقيقة؛ وأن الحفاظ على التكلفة الاقتصادية للطاقة الشمسية
قد يعتمد على إيجاد طرق لاستخدام المواد السيلكونيه الأرخص معرا
ويقول إيستراتوف من جامعة كاليفورنيا ببيركلي: لم يواكب إنتاج السيلكون عالي الجودة تزايد الطلب
وأضاف: نتج عن ذلك نقص في المعروض من السيلكون عالي الجودة؛ ما أدى إلى ارتفاع أسعار
المعروض منه في سوق الشراء الفوري بمقدار حوالي 96800؛ وحيث أن شرائح السيلكون التي تصنع
منها الخلايا الشمسية تشكل أكثر من نصف تكلفة الأجهزة التي تحتوي على خلايا شمسية؛ فقد أدى هذا
إلى الارتفاع الحالي في أسعار الخلايا الشمسية
نحن نعتقد أن فكرتنا الهندسية قادرة على مساعدة صناعة توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية لتظل قادرة
على المنافسة مصدرا بديلا للطاقة؛ وقد تلقى البحث دعما من معمل الطاقة المتجددة بوزارة الطاقة
الأمريكية ومشروعها الخاص بإجراء أبحاث جامعية عن السيلكون المتبلور

المستحيل أصبح تمكنا: إضاءة الليزر من السيلكون
يعتبر مجال إنتاج شعاع الليزر باستخدام مادة السيلكون من المجالات الجديدة التي تخضع للدراسة
وعلى الرغم من ذلك استطاع فريق أبحاث في جامعة (براون) بقيادة جيمي اكسو بوضع التصميم
الهندي لأول ليزر ينتج من السيلكون يتم ضخه بطريق مباشر بتغيير بناء كريستالات السيلكون من
خلال تقنية حديثة متناهية الصغر يطلق عليها 1811052016
فمنذ ابتكار أول ليزر - وهو نموذج ياقوتي تم صنعه في عام 1960 - قام العلماء بتصميم مصادر
للإضاءة تتراوح من النيون إلى الزفير؛ ولكن؛ لم يتم اخذ السيلكون في الاعتبار مادة مرشحة فتكوينه
لا يسمح بالصف الصحيح للإلكترونات المطلوبة لجعل شبه الموصل يقوم ببث الضوء؛ وقد قام الأن
ثلاثة باحثين في جامعة (براون) بقيادة البروفيسور في علوم الهندسة والفيزياء؛ جيمي اكسو؛ بتحويل
المستحيل إلى مستطاع
فقد قام الفريق بابتكار أول ليزر يعمل بضخ السيلكون المباشر؛ من خلال تغيير التكوين الذري للسيلكون
نفسه؛ وقد تم تحقيق هذا الإنجاز من خلال حفر بلايين الحفر في فجوة صغيرة من السيلكون باستخدام
أداة متناهية الصغر؛ وكانت النتيجة ضوء ضعيف من الليزر ولكنه حقيقي؛ وقد تم نشر النتائج في
إصدار مجلة 118661018 11200176 عبر الإنترنت
ويعتبر هذا الإنجاز إعجازا بالنسبة للبروفيسور اكسو؛ الذي يعرف معمله للتكنولوجيات المتطورة
بمعمل التكنولوجيات المستحيلة
وفي هذا الإطار؛ قال البروفيسور تشارلز تيلينجاست من الجامعة: هناك متعة لتحدي الحكمة التقليدية؛
وهذا العمل يتحدى قطعا الطبيعة التقليدية؛ وحتى الآن؛ لم يتم تحويل هذا الابتكار إلى الشكل العملي
فحتى يتم تحويل ليزر السيلكون إلى أداة مجدية تجاريا؛ قال اكسو انه يجب هندسته لكي يكون أكثر قوة
لكن المادة التي تتمتع بالخواص الالكترونية للسيلكون والخواص البصرية لليزر سوف تجد استخدامات
لها في مجالي الإلكترونيات والاتصالات؛ والمساعدة على جعل أجهزة الكمبيوتر أو شبكات الألياف
البصرية أكثر قوة وسرعة

تطوير ليزر هجين من السيلكون السريع الزوال
قام باحثون بجامعة كاليفورنيا؛ سانتا باربرا؛ بتطوير ليزر جديد من خلال ربط طبقات التضخيم
البصري مباشرة مع فجوة ليزر السيلكون؛ في خطوة تبشر بان تكون تقدما مهما في هذا المجال
يضري ويسل بطززقة الموجة الممكرة؛ بحتام كلإشرة شخ كمال 30و11
ويعتبر هذا العرض العملي لليزر السليكون السريع الزوال أول خطوة نحو ليزر السليكون الهجين الذي
يتم ضخه كهربائيا وبشكل متزايد سوف يعتمد أداء أنظمة الإلكترونيات المصغرة على الوصلات بين
الرقائق والأجهزة؛ مقارنة بخصائص الرقائق والأجهزة نفسها
وسوف تصبح أنظمة أشباه الموصلات اصغر حجما؛ وسوف تقيد قدرة الربط وتبديد الطاقة من أدائها
ويمكن للوصلات البصرية ان تخفف من هذه القيود ولكن تمثل التحدي في ابتكار ليزر شبه موصل
يمكن تكامله بالكامل مع الإلكترونيات المصغرة من السيلكون؛ ويقوم الليزر الذي قام جون باورز
وتلميذيه الكس فانج وهيونداي بارك باستخدام 5و10/16ز للحصول على التضخيم البصري
وقال جون باورز وهو بروفيسور الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في 11051 إن القدرة على
الجمع بين أفضل ما في العلمين (أي مواد التضخيم -177-]11 مع فوتون السيلكون) يمكن ان يؤدي إلى
طريقة جديدة لتمكين تكامل مصادر الليزر الرفيعة مع الأجهزة البصرية - الإلكترونية الذكية لكي يتم
استخدامها في الاتصالات البصرية المستقبلية مقابل تكلفة منخفضة
أرجو أن تكونوا استفدتم بقراءة هذا الكتاب ولتدعوا الله لي بظهر الغيب
ولأي استفسار بالرجاء مراسلتي على الرابط التالي :-
ولكم تحياتي

عنصر السيلكون ومستبل التكنولوجيا القادم
السليكون إشراق فجر جديد لعصر الإلكترونيات متاهية الدقة
يعتبر السليكون من المواد الكيميائية المصنفة في الجدول الدوري تحت مسمى الموصلات أو
أشباه الموصلات ولعل كثيرآً من الأبحاث التقنية قد اعتمدت على هذه الصفة بشكل أساسي؛
أو بمعنى آخر فإن عنصر السليكون متوافر بكميات كبيرة؛ ونظراً لطبيعته تلك فإنه يدخل في
أخرى
على المجالات التقنية؛ وإنما تتعدد مجالاتها وتتنوع؛ فقد يسمع البعض عن ارتباط هذه المادة
إلى الذهن بمجرد ذكر الكلمة عند الأسماع
كما أن لمادة السيلكون فوائدها بالنسبة للأغراض المنزلية المختلفة التي منها تثبيت الأجزاء الخشبية
ببعضها؛ ويمكن لمادة السيلكون كذلك التعامل مع جميع أنواع المواد ا لأخرى والتفاعل معها؛ ما يعطيها
تسمية الفترة القادمة بعصر السيلكون
ولا أتصور أن اسم وادي السيلكون الموجود في إحدى الولايات الأمريكية؛ الذي يجمع كبريات الشركات
العاملة بالتكنولوجيا في العالم ؛ إلا لما يتوقعه العالم من فوائد وقدرات لا يزال الكثير منها كامن لعنصر
السيلكون استخدام الكيمياء في صناعة الإلكترونيات تعد الفائدة الأساسية للسيلكون في مجال صناعة
الالكترونيات الدقيقة؛ وهي السعي لتقليل حجم الأجهزة الإلكترونية التقليدية التي تعتمد على مادة
السيلكون لتقديم تكنولوجيا ذات أداء أعلى يمكن وضعها في جهاز أصغر حجماً ومن هذا المنطلق توالت
الأبحاث والاختراعات على يد العلماء المشتغلين على هذه المادة؛ ويتضح التقدم الناتج عن هذا التصغير
في حجم الأجهزة من خلال التقدم السريع في مجال الإلكترونيات الاستهلاكية؛ مثل الهواتف الخلوية
وأجهزة الكمبيوتر المتنقلة؛ التي تمت مشاهدته خلال السنوات الأخيرة
فالآن يمكن للإلكترونيات الجزئية التي تعتمد على السيلكون - وهي تكنولوجيا مكملة للإلكترونيات
التقليدية المصغرة التي يمكن أن تعمل على تقليل حجم الأجهزة الإلكترونية إلى مقياس طول النانومتر -
أن تقدم السبق التالي في تكنولوجيا التصغير
يقول مارك هيرسام؛ أستاذ مساعد في علوم وهندسة المواد بكلية العلوم الهندسية والتطبيقية في جامعة
نورثويسترن: إن الإلكترونيات الجزئية تقدم إمكانية لاستخدام الجزينات العضوية الفردية في تطبيقات

الأجهزة الإلكترونية؛ ومن المحتمل أن يمثل جهاز مكون من جزيء واحد قابلية التطور المطلق في
تكنولوجيا الإلكترونيات
وقد قام هيرسام مع طلبة خريجين حديثا بنشر تقرير لهم عن التقدم الذي قاموا بإحرازه في مجال
الإلكترونيات الجزيئية التي تعتمد على السيلكون في إصدار 21 يونيو 2005 من مجلة 5ع70266010:م
وفي هذا العمل؛ تم استخدام ميكروسكوب تم تصنيعه خصيصاً لتصوير واكتشاف الجزيئات العضوية
الفردية في السبلكون؛ وعند درجة حرارة 80 166110 ؛ تجاوزت دقة هذه القياسات الجهود السابقة التي
تم تحقيقها عند درجة حرارة الغرفة العادية؛ وبالحصول على هذه البيانات غير المسبوقة؛ تم تعديل
القيود على تصميم الأجهزة الالكترونية الجزيئية التي تعتمد على السيلكون
وفي تطور شائق؛ قدمت هذه الدراسة أيضا دراسة عميقة للتكوين الكيميائي والإلكتروني للجزينات
العضوية المركبة على الطبقات التحتية من السيلكون؛ وبالرغم من أن دراسة جامعة نورثوسترن كانت
تقصد في البداية استخدام كيمياء حديثة لتحسين الإلكترونيات؛ إلا أن الجهاز الإلكتروني ألجزيئي الناتج
تلعب الكيمياء السطحية دورا نشطا؛ وقد قامت مؤسسة العلوم القومية بمكتب أبحاث الجيش وناسا بدعم
هذا البحث

ومن المحتمل أن تكون الموجة القادمة هي موجة الإلكترونيات المتموجة؛ فقد قام الباحثون في جامعة
الينوي بتطوير نمط قابل للتمدد بالكامل للسيلكون الأحادي الكريستال من خلال تقنيات هندسية بحجم
الميكرون وتشبه الموجه يمكن استخدامها لبناء أجهزة الكترونية عالية الأداء على طبقات أساسية
مطاطية
وفي هذا الإطار قال جون روجرز بروفيسور علوم المواد والهندسة: يقدم السيلكون القابل للتمدد قدرات
ويمكن استخدام الالكترونيات الوظيفية والقابلة للتمدد والشي في تطبيقات مثل المجسات والكترونيات
الإدارة لكي تتكامل مع العضلات الصناعية و الأنسجة البيولوجية؛ وشاشات المراقبة الهيكلية التي نلتف
حول أجنحة الطائرات والجلد الخارجي للمجسات الآلية
ومما يذكر أن روجرز هو أيضا بروفيسور مؤسس للهدسة وباحث في معهد بيكمان للعلوم والتكنولوجيا
المتقدمة وعضو في معمل فريدريك سيتز لأبحاث المواد وللحصول على السيلكون القابل للتمدد يبدا
الباحثون من خلال تصنيع أجهزة بواسطة هندسة شرائط رقيقة للغاية على رقاقة من السيلكون باستخدام
إجراءات تشابه نلك المستخدمة في الإلكترونيات التقليدية؛ وبعد ذلك يقومون باستخدام تقنتيات تقب
تخصصة للتقطيع
وتكون شرائط السيلكون الناتجة عن ذلك بسمك بيلغ 100 نانومتر - أي حوالي 1000 مرة اقل من قطر
شعرة الإنسان
وفي الخطوة التالية؛ يتم تمديد طبقة أساسية مسطحة من المطاط ووضعها فوق الشرائط؛ وعند نزع
المطاط؛ تتم إزالة الشرائط من على الرقاقة وتلتصق بالسطح المطاطي ويتسبب إعتاق الجهد من
المطاط من تشابك شرائط السيلكون والمطاط في سلسلة متتالية من الموجاث المحددة بشكل جيذ تشابه
آلة الأكورديون
وقال يونج هوانج؛ بروفيسور في الهندسة الميكانيكية والصناعية: إن النظام الناتج من العناصر المتكاملة
المتموجة على المطاط يمثل شكلا جديدا من الإلكترونيات القابلة للتمدد والعلية الأداء؛ ويتغير اتساع
وتكرار الموجات من خلال طريقة فيزيائية تشابه الاكورديون؛ عند تمديد أو ضغط النظام

السيلكون والصمامات الثنانية
ولإثبات هذه الفكرة؛ قام الباحثون بتصنيع صمامات ثثائية وترانزيستورات ثم قاموا بمقارنة أدائها مع
الأجهزة التقليدية؛ ولم تتمكن الأجهزة المتموجة فقط من الأداء بنفس درجة الأجهزة الصلبة؛ ولكنها
أثبتت كذلك إمكانية تمديدها وضغطها بشكل متكرر دون الضرر بها ؛ ودون تعديل خصائصها
الكهربائية بشكل كبير وأضاف روجرز أن هذه الصمامات الثائية والترانزيستورات المصنوعة من
السيلكون تمثل فقط فئتين من عدة فئات من الأجهزة الالكترونية المتموجة التي يمكن تشكيلها؛ فبالإضافة
إلى الأجهزة الفردية؛ يمكن كذلك تكوين رقائق دوائر كاملة بشكل هندسي متموج لتمكينها من قابلية
التمدد
وبجانب الخصائص الميكانيكية الفريدة للأجهزة المتموجة؛ فإن ربط الجهد مع الخصائص الالكترونية
والبصرية قد يتيح الفرص لتصميم هياكل من الأجهزة تستغل التغييرات الميكانيكية والدورية في الجهد
لتحقيق استجابات غير عادية
وعلم باحث وهو هانجينج جياند؛ وقد قامت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة ووزارة الطاقة
الأمريكية بتمويل هذا العمل
وقد دخلت الدوائر الممجة عصر الإلكترونيات متناهية الدقة في عام 2003 بظهور أولى الدوائر التي
يبلغ حجمها 90 نانومترا والمركبة على شرائح رقيقة من مقاس 300 ملليمتر وطرحها على نطاق
تجاري
ويتزايد تطلع صناعة الأجهزة الإلكترونية الدقيقة إلى التقنيات التي تؤدي إلى إنتاج أجهزة مدمجة بكثافة
أعلى؛ ذات سرعة أكبر؛ تستهلك قدرا أقل من الطاقة؛ مع الالتزام بقانون مور
يتطلب هذا السعي نحو مزيد من التصغير تجديدات عظمى في عملية طباعة الدوائر على قواعد من
مواد مختلفة؛ سواء في المواد المستخدمة في هذه العملية أو في البنية الهندسية للأجهزة الناتجة
ويركز العلماء على أحدث المنتجات التكنولوجية وأكثرها تقدماء؛ مثل تقنية 1[17؛ والشعاع الإلكتروني؛
والطباعة متناهية الدقة؛ التي لو عمل كل منها بمفرده في مجاله الخاص فلن نتمكن من إنتاج إلا النزر
اليسير من النانومترات

شرائح السيلكون للترانريستورات فائقة الأداء
على صعيد آخر استخدم علماء من جامعة إلينويس شريحة سميكة من السيلكون لنحت نقاط تتكون كل
معلم الطريق إلى صنع ترانزيستورات فائقة الأداء مكونة من شرائح رقيقة مرنة
وستمكن هذه العملية من ظهور تطبيقات جديدة في عالم الإلكترونيات المتاحة للمستهلكين؛ مثل شاشات
العرض التي تمتد بطول وعرض جدار الغرفة؛ أو الملصقات المعدنية الذكية التي توضع على البضائع
لتيسير التعرف عليها والتي تعمل بترددات الراديو وتستخدم مرة واحدة؛ بل يمكن استخدام هذه العملية
في تطبيقات تتطلب طاقة حاسوبية عالية
يقول جون روجرز؛ أستاذ علوم وهندسة المواد: إن أجهزة السيلكون التقليدية محدودة بحجم شريحة
وبدلا من تضخيم حجم الشريحة بما يزيد من سعرها؛ نريد أن نقسم الشريحة الواحدة إلى عدة شرائح
المصنوعة من أنواع البلاستيك المرن