توصل فريق بحثي مبدع من مركز الأبحاث "علمي" ومعهد "تكنولوجي" في ألمانيا إلى إبتكار سبيكة مبتكرة وفريدة من نوعها تجمع بين عناصر المجموعة الرابعة في الجدول الدوري، وتضم الكربون والسيليكون والجرمانيوم والقصدير. يُطلق على هذه المادة الجديدة اسم "حجر الزاوية CSiGeSn"، وهي تعد خطوة مهمة نحو تطوير تقنيات الحوسبة الكمومية وأنظمة الليزر والرقائق الحرارية الكهربائية.
وفقًا لرواد البحث، تتميز السبيكة الجديدة بتوافقها مع تقنيات تصنيع الرقائق الإلكترونية الحديثة، كما تمكن من التحكم الدقيق في الخصائص الإلكترونية والبصرية، مما يسهل عملية تصميم وإنتاج الليزرات التي تعمل عند درجة الحرارة العادية، وبالتالي يقلل من تكاليف الإنتاج.
وفي تصريح للدكتور رامي بوكا، أحد العلماء المشاركين في البحث: "نجحنا أخيرًا في تحقيق الهدف الطويل الأمد، وهو الحصول على أنصاف نواقل من عناصر المجموعة الرابعة في الجدول الدوري".
وأضاف: "لقد جربنا دمج الجرمانيوم والسيليكون والقصدير في الأجهزة الإلكترونية الضوئية كـ LEDs وأجهزة الكشف عن الضوء في السابق. ولكن كانت إضافة عنصر الكربون أمرًا صعبًا نظرًا لحجمه الذري الصغير وسلوكه غير التقليدي. إلا أن النجاح في هذا التحدي جعلنا قادرين على التحكم بدقة في خاصية مهمة تسمى 'عتبة الطاقة'، التي تحدد قدرة المادة على توصيل التيار أو إنبعاث الضوء".
وأشار الباحثون إلى أن سبيكة "CSiGeSn" الجديدة قادرة على استبدال السيليكون في الدوائر الكمومية ودمج الليزرات والمكونات الضوئية مباشرة على الرقائق الإلكترونية. كما يمكن استخدامها لتحويل الحرارة إلى كهرباء في الأجهزة الصغيرة مثل الساعات الذكية والمستشعرات، وتمكين إنتاجها على نطاق واسع باستخدام معدات الإنتاج الحالية.
يُذكر أن أنصاف الموصلات تُشكل الأساس للإلكترونيات الحديثة، وعلى الرغم من دور السيليكون الرئيسي في صناعة الرقائق، إلا أن إمكانياته وصلت إلى حدها الأقصى. ويعتبر التعامل مع التقنيات الفوتونية والأنظمة الكمومية تحديًا للسيليكون، مما يجعل إكمال السبيكة الجديدة خطوة هامة نحو تحسين الأداء وتطوير التكنولوجيا المستقبلية.
