الرئيسية - المساحة الإخبارية - تصميم ممتصات مرنة من metamaterials لتخميد الإشعاع الكهرومغناطيسي

تصميم ممتصات مرنة من metamaterials لتخميد الإشعاع الكهرومغناطيسي


تقوم فوق المواد الكهرومغناطيسية electromagnetic metamaterials بإظهار صفاتٍ خاصة غير موجودة في الطبيعة وهي الآن أحد أهم مواضيع البحث العلمي لأسباب تتعدى بكثير فكرة “الرداء الخفي”.

أحد استخدامات metamaterials هو كممتصاتٍ للإشعاع الكهرومغناطيسي. قام فريق بحثي من كوريا بإنتاج مُمتصٍ مرن من هذه المواد لبناء وحداتٍ خلوية ضئيلة على شكل أفاعي، لها القدرة على تخميد الإشعاع الكهرومغناطيسي الصادر من الأجهزة الالكترونية المَحمولة والأجهزة الالكترونية الأخرى.

إن الدليل السلبي للانكسار هو أحد خواص الـ metamaterial “الخارقة” التي تسمح بتطبيقاتٍ مثل العدسات الفائقة، العباءات، المُمتصات، وتطبيقاتٍ أخرى غير محدودة، حيث يمكنها أن تعمل ضمن مجالٍ ترددي يمتد من الترددات الراديوية Radio Frequencies إلى الترددات المرئية Visible Frequencies.

من خلال استخدام دليل سلبي للانكسار يُمكن تصنيع ممتصات من الـ Metamaterials بحيث تكون أصغر في الحجم والسماكة من المُمتصات التقليدية.

يشرح YoungPak Lee بروفسور الفيزياء في جامعة Hanyang في سيول بكوريا :”إن حجم وحدة الممتص النموذجي المصنوع من metamaterial ما يزال 1\3 إلى 1\5 من طول الموجة الكهرومغناطيسية الحاصلة.”

لم تتم محاولة الفريق في تصميم ممتص من metamaterial للأمواج الكهرومغناطيسية ذات الأطوال الموجية الكبيرة والترددات العالية كما خططوا لها – ازداد حجم الوحدة المستخدمة مما أدى إلى محدودية تطبيقاتها في تخميد الإشعاع من الأجهزة المحمولة والمعدات الالكترونية الأخرى.

كان هذا شيئاً جيداً، فمن خلال معالجتهم لهذه المشكلة انتهى الأمر بـ Lee وزملائه باكتشافهم طريقة جديدة لإنتاج ممتص مرن فوق مادي.

“فوق المواد metamaterial” هذه هي نوع من الرنانات ذات تردد رنين معين، وهو يتعلق بتحريضها Inductance وسعتها Capacitance. قام الفريق باختيار البُنى التي لها شكل الأفعى لتحسين التّحريض وتقليص حجم الوحدة.

يقول Lee :” في هذه الحالة يمكنك اعتبار طول “شريط الأفعى” هو التحريض. عند زيادة طول شريط الأفعى تتحرك ذروة تردد الرنين لقيمةٍ أقل (طول موجة أطول) – مع الحفاظ على حجم الوحدة الصغيرة. من خلال استخدام ركيزة من التفلون كطبقةٍ عازلة يمكننا جعلها رقيقة ومرنة بشكل كافي حتى تكون فوق مادة مرنة.”

وكجزء من بحثهم، قام الفريق بتصميم نوعين من الممتصات عند تردد 2 غيغاهرتز و400 ميغاهرتز مع التركيز على الحفاظ على صغر حجم الوحدة ومرونتها، لأن معظم أجهزة الاتصالات – من ضمنها الهواتف المحمولة – تعمل ضمن مجال 400 ميغاهرتز إلى 2 غيغاهرتز. “يمكن استخدام ممتصات في مجالي الغيغاهرتز والميغاهرتز لتخميد الضجيج الكهرومغناطيسي القادم من الأجهزة الالكترونية اليومية” كما يوضح Lee.

ما هو الجانب المفاجئ من عملهم؟ بما أن حجم وحدة الممتص النموذجي من المواد المصنعة هو 1\3 إلى 1\5 من طول الموجة الكهرومغناطيسية الحاصلة، فمن المتوقع أن يزداد حجم الوحدة في مجال الأطوال الموجية الأكبر. “وبالرغم من ذلك، أظهر بحثنا أن حجم الوحدة باستخدام بنية بشكل الأفعى هو تقريباً 1\12 عند تردد 2 غيغاهرتز (شريطة أفعى واحدة) و1\30 عند تردد 400 ميغاهرتز (خمسة شرائط أفعى) – مما يجعله مناسب كلياً للتطبيقات الفعلية.”

الخطوة التالية للبحث ستكون بمحاولة إنتاج مُمتص فوق مادي عند ترددات منخفضة أكثر، مع مجال تحت 400 ميغاهرتز مع الحفاظ على الحجم الصغيرة والمرونة. “نقوم أيضاً باستكشاف ممتصات فوق مادية أكثر رقة وبمجال عريض عند مجال الميغاهرتز” يقول Lee.

المصدر:Phys.org

للاطلاع على الورقة البحثية المنشورة في مجلة Applied Physical Letters اضغط هنا 

عن Wisal Ahdab

Avatar
طالبة هندسة طبية مهتمة بالتقنية والعلوم وزيادة المحتوى العربى على الويب

اضف رد

لن يتم نشر البريد الإلكتروني . الحقول المطلوبة مشار لها بـ *

*

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

x

‎قد يُعجبك أيضاً

[هواوي ضد العالم] حظر جديد ضد قدرة الشركة على استخدام بطاقات الذواكر SD

لا يبدو أن الوضع سيتحسن بالنسبة لشركة هواوي الصينية فيما يتعلق بقرار حظر التعامل معها ...