ولادة جيل جديد من تقنية مصابيح الضوء الأبيض

كشف باحثون من جامعتي غيسنوماربيرغ ومعهد كارلسرو للتقنية في ألمانيا، عن نوع جديد من المواد يُدعى "العنقود الزجاجي" يمكن أن يستبدل "الليد" في تطبيقات عديدة.

وقال الأستاذ الدكتور سيمون ساننا: "إننا نشهد ولادة جيل جديد من تقنية مصابيح الضوء الأبيض البديلة للتقنيات الحالية، وتحقق جميع متطلبات الاستدامة من توفر المواد الأولية والتوافق البيئي"؛ وفقا لموقع فيز دوت أورغ.

وظهرت خلال الأعوام الأخيرة بدائل عديدة أكثر كفاءة وأقل تكلفة في إصدار الضوء الأبيض لإنارة المنازل وأماكن العمل؛ مثل مصابيح الهالوجين والأقطاب المولدة للضوء (ليد).

لكن صناعة هذه التقنيات الحديثة تعتمد على المعادن الثمينة، التي تزداد ندرتها مع الوقت؛ ما دفع العلماء إلى البحث عن بدائل أكثر استدامة.

وقال ساننا: "استعنا بالباحثين النظريين لمراقبة السلوك غير المتوقع للتقنية الحديثة، إذ يمتلك العنقود الزجاجي استجابة ضوئية عالية ولم نكن نعرف سبب ذلك، وتمكنا من حل اللغز بالاعتماد على النماذج الحاسوبية لفهم آلية عملها".

وأشار الباحثون في دراستهم المنشورة في مجلة "أدفانسدماتيريالز" العلمية، إلى أنهم استخدموا الحوسبة عالية الأداء من خلال حاسوب "هوك" الخارق، لتحديد آلية عمل العنقود الزجاجي، ووظيفته المستقبلية كمصدر ضوئي.

وفي حين نستخدم الزجاج في تطبيقات يومية مثل النوافذ والطاولات، إلا أن الزجاج يشير إلى مادة تفتقد التركيب البلوري نتيجة التبريد السريع على المستوى الذري.

وتكون جزيئات المواد الزجاجية منفصلة عن بعضها، وفي حالة غير مرتبة، عكس المواد البلورية، التي تكون جزيئاتها مرتبة ومتناظرة.

وتسمح العشوائية الجزيئية في المواد الزجاجية بقدرة عالية على عكس الضوء والتسبب بانكساره.

ويختلف العنقود الزجاجي عن الزجاج، في أن جزيئاته تتجمع مع بعضها في مجموعات، وتصدر ضوءا أبيض واضحا وبراقا، عند تسليط الأشعة تحت الحمراء عليها.

ولكن بنيتها تكون شبيهة بمسحوق ناعم ما يجعلها غير مناسبة لصنع الأجزاء الإلكترونية، ولكن الباحثين وجدوا طريقة لإعادة تشكيلها في بنية زجاجية.

وقال ساننا: "عندما نذيب المسحوق الناعم، نستطيع الحصول على مادة زجاجية يمكن استخدامها في مختلف التطبيقات".

وسمحت المحاكاة الحاسوبية عالية الأداء باختصار الوقت اللازم لتحديد صفات المادة المدروسة، وكيفية تطبيقها بالشكل الأفضل لتوليد الضوء الأبيض.