سبيكة مبتكرة تحل محل السيليكون في الدوائر الإلكترونية الكمومية

فريق بحثي ألماني يطور سبيكة جديدة تعزز تكنولوجيا الكمبيوتر الكمومي

طور فريق بحثي من مركز «يوليش» للأبحاث ومعهد «لايبنتس» للإلكترونيات الدقيقة في ألمانيا سبيكة جديدة تُعرف باسم «CSiGeSn حجر الزاوية»، تجمع بين عناصر المجموعة الرابعة في الجدول الدوري، وهي الكربون (C)، والسيليكون (Si)، والجرمانيوم (Ge)، والقصدير (Sn). تمثل هذه المادة خطوة مهمة نحو تطوير أجهزة الكمبيوتر الكمومية وأنظمة الليزر، بالإضافة إلى رقاقات قادرة على تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية.

تتميز السبيكة الجديدة بتوافقها مع تقنيات تصنيع الرقائق الإلكترونية الحالية، مما يسهل التحكم في الخصائص الإلكترونية والبصرية. هذا التقدم يمهد الطريق لتصميم ليزرات تعمل في درجة حرارة الغرفة، مما يقلل من تكاليف الإنتاج.

وفي هذا السياق، أشار الدكتور دان بوكا، أحد مؤلفي الدراسة، إلى أن الفريق حقق هدفًا طويل الأمد يتمثل في تطوير أنصاف نواقل من عناصر المجموعة الرابعة. وأوضح أنه رغم التحديات المرتبطة بإضافة الكربون، إلا أن النجاح في دمج هذه المادة منح السبيكة القدرة على التحكم في خاصية «عتبة الطاقة»، التي تحدد كيفية توصيل المادة للتيار الكهربائي أو انبعاث الضوء منها.

كما أضاف الباحثون أن المادة الجديدة «CSiGeSn» يمكن أن تحل محل السيليكون في الدوائر الإلكترونية الكمومية، وتسمح بدمج الليزر والمكونات الضوئية مباشرة على الرقاقة الإلكترونية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامها في تحويل الحرارة إلى كهرباء في الأجهزة الصغيرة مثل الساعات الذكية والمستشعرات، مما يتيح التصنيع على نطاق واسع باستخدام معدات الإنتاج الحالية.

تجدر الإشارة إلى أن أنصاف النواقل تشكل الأساس للإلكترونيات الحديثة، ورغم أن السيليكون لا يزال العنصر الرئيسي في صناعة الرقاقات، إلا أن إمكاناته التقنية قد بلغت حدودها القصوى، حيث يواجه صعوبات في التعامل مع الفوتونيات والأنظمة الكمومية.