حصل باحثون في جامعة مانشستر على منحة بقيمة 1.5 مليون جنيه إسترليني من مجلس أبحاث الهندسة والعلوم الفيزيائية البريطاني «إبسرك» لبدء برنامج يمتد أربع سنوات حول الميكانيكا النانوية الفيروألكتية. يبدأ المشروع في يناير 2027، ويركز على دراسة كيفية استخدام المواد الرقيقة ذرياً لبناء آلات نانوية تُدار كهربائياً وتتحكم في حركة المادة وتوجيهها عند المقاييس الذرية.
حقائق أساسية
- التمويل يأتي من منحة بحثية قياسية من «إبسرك» بقيمة 1.5 مليون جنيه إسترليني.
- يقود العمل مركز الغرافين الوطني في جامعة مانشستر.
- من المقرر أن يبدأ المشروع في يناير 2027 وأن يستمر أربع سنوات.
- سيبحث المشروع الحركة المدفوعة كهربائياً في المواد ثنائية الأبعاد، مع استخدامات محتملة في الاستشعار والسوائل النانوية.
- يقول الفريق إن البرنامج قد يفيد أيضاً تقنيات الكم والأنظمة الكهروميكانيكية النانوية والقياس المتري.
ماذا يعني ذلك للطلاب والباحثين؟
تعزز المنحة قاعدة مانشستر البحثية في المواد المتقدمة والتقانات النانوية، وهو ما يهم طلاب الدراسات العليا والباحثين والمتعاونين العاملين حول مركز الغرافين الوطني. وسيجمع المشروع خبرات في التصنيع النانوي والمجهر وقياسات النقل الإلكتروني والنظرية وتوصيف المواد، ما يخلق برنامجاً متعدد التخصصات حول المواد الرقيقة ذرياً.
وبالنسبة إلى الباحثين المهتمين بالمجال، تكمن الأهمية العملية في أن البرنامج سيركز على كيفية استخدام الفيروألكتريكية المنزلقة لإحداث حركة مضبوطة في السوائل وأنظمة السوائل النانوية القابلة لإعادة التشكيل. كما يعتزم الفريق دراسة مفاهيم أجهزة مثل الصمامات النانوية ومحركات «فان دير فالس» الخطوية المدفوعة كهربائياً التي يمكن أن تضع الأجسام النانوية على دفعات تقارب أنغستروم واحد.
- من المتأثر: الباحثون في مانشستر وغيرهم العاملون في المواد المتقدمة والتقانات النانوية والتخصصات ذات الصلة.
- متى: يبدأ المشروع في يناير 2027.
- أين: مركز الغرافين الوطني، جامعة مانشستر.
- ما الذي يستحق المتابعة: تطور الأجهزة الذرية الدقة وأنظمة السوائل النانوية.
لماذا تُعد الآلات النانوية الذرية الدقة مهمة؟
تكتسب هذه الآلات أهميتها لأن التحكم في الحركة عند مقياس النانو أصبح أكثر أهمية في مجالات مثل الاستشعار والبيولوجيا النانوية والأجهزة الكمومية. ويهدف مشروع مانشستر إلى فهم الفيزياء الأساسية لعمليات الانزلاق على المقياس الذري ثم تحويل هذه المعرفة إلى أجهزة يمكنها الاستشعار والتحكم في الحركة النانوية.
ويقول الباحثون إن البرنامج يبني على اكتشافات في المواد الطبقية، بما في ذلك الفيروألكتريكية المنزلقة، حيث ترتبط الحركات الميكانيكية الصغيرة بين الطبقات الرقيقة جداً مباشرة بالخصائص الإلكترونية. وهذا الترابط هو الأساس العلمي للعمل الجديد.
ما الذي سيحاول البحث بناءه؟
سيدرس البرنامج كيفية استخدام المواد ثنائية الأبعاد لصنع آلات نانوية يمكن التحكم فيها كهربائياً داخل السوائل. كما سيستكشف ما إذا كان يمكن تحويل هذه المواد إلى أنظمة سوائل نانوية قابلة لإعادة التشكيل وأجهزة تؤدي تحكماً دقيقاً في الحركة على المستوى الذري.
ومن بين المفاهيم التي أبرزها الفريق الصمامات النانوية التي تتحكم في التدفق عبر قنوات صغيرة ذرياً، وفئة جديدة من محركات «فان دير فالس» الخطوية المدفوعة كهربائياً.
من يشارك في المشروع؟
يرأس المنحة الأستاذ رومان غورباتشيف. ويضم الفريق أيضاً الأستاذ فلاديمير فالكو، والأستاذة سارة هيغ، والأستاذ السير أندريه غيم، والدكتور نيكولاس كلارك، جامعاً خبرات من مجتمع الغرافين والمواد المتقدمة في مانشستر.
وبحسب الجامعة، تعزز المنحة مكانة مانشستر في أبحاث المواد المتقدمة والتقانة النانوية، مع البناء على عملها القائم في الغرافين وهياكل فان دير فالس والمواد الرقيقة ذرّياً.
