علماء روس يكتشفون “عائلة جديدة من المغناطيس”

وبحسب الدراسة التي نشرت في مجلة “Magnetochemistry”، فإنه في المستقبل سيصبح بالإمكان استخدام مثل هذه المواد في إنشاء أجهزة قاعدة مكونات إلكترونية فائقة الكفاءة لتخزين المعلومات..وهي أكثر اتساعا بألف مرة من الأجهزة الحديثة.

وأشار البحث إلى التطور السريع للتقنيات الحديثة اليوم في مجال التصغير، حيث يتعلم الشخص التحكم في الأشياء الأصغر حجما، والانتقال من الكائنات المجهرية إلى الكائنات الدقيقة والنانوية، وأخيرا إلى الجزيئات الفردية. وبهذا يتم ربط اهتمام المجتمع العلمي بمجال المغناطيس أحادي الجزيء (في حالة معينة، أحادي الأيونية).

ووجد الباحثون في الجامعة الفيدرالية أن الأيونات المنسقة سباعيا من معادن السلسلة ثلاثية الأبعاد، من الحديد إلى النيكل، في وسط تنسيق خماسي ثنائي الهرم (PBY) يمكن أن تظهر خصائص المغناطيس أحادي الأيونية (SIM).

وتنتمي مركبات SIM إلى عائلة المغناطيس الجزيئي، حيث يقتصر تراكم المغنطة على المراكز المغناطيسية الفردية – أيونات المعادن d- أو f.

وقال إيغور شيرباكوف، رئيس قسم الكيمياء الفيزيائية والغروية في الجامعة، في الوقت الحاضر، المواد قادرة فقط على الاحتفاظ بمغناطيسها في درجات حرارة منخفضة للغاية، أقل من درجة حرارة الحجب المزعومة، لأن حواجز إعادة المغناطيسية صغيرة. موضحا أن الباحثين يقومون بتجميع المواد التجريبية، بحثا عن صلة بين بنية الجزيئات وخصائصها المغناطيسية.

وهذا سيجعل من الممكن تطوير طرق “لتصميم” الجزيئات بالخصائص المرغوبة وإيجاد مناهج لتعزيز الخصائص التكنولوجية المطلوبة.

المصدر: سبوتنيك عربي

اقرأ المزيد: “سائل خارق” ..علماء سويديون يفاجئون العالم بتطوير سائل بإمكانه تخزين الطاقة الشمسية لأكثر من عشر سنوات

في ظل الاستهلاك المتزايد لمصادر الطاقة بشكل أصبح يشكل خطراً يهدد الاحتياطيات العالمية.

كان التوجه الى إيجاد مصادر أخرى سميت بالطاقة البديلة, ولعل أضخم تلك المشاريع و أكثرها انتشارا كانت مشاريع الطاقة الشمسية.

إلا أنه وبغض النظر عن مدى وفرتها أو تجددها، تحيط بعض المشاكل بالطاقة الشمسية، حيث لا يوجد إلى حد الآن طريقة تخزين على المدى الطويل للطاقة التي يقع توليدها، على أن تكون غير مكلفة وفعالة.

لكن لا بد أن سائل الطاقة الشمسية المكتشف مؤخراً سيغيّر هذه الصورة بشكل تام وإلى الأبد.

عانت صناعة الطاقة الشمسية من هذه المشكلة لبعض الوقت. لكن عام 2017، قدمت سلسلة من أربع ورقات بحثية حلاً جديداً مثيراً للاهتمام فيما يتعلق بهذه المشكلة، بحسب موقع Sciencealert الأميركي.

وقود الطاقة الشمسية أو البطارية القابلة للشحن طويل الأمد

طور علماء في السويد سائلاً خاصاً يسمى وقود الطاقة الشمسية، يتمتع بالقدرة على تخزين الطاقة المتأتية من الشمس لمدة تزيد عن عشر سنوات.

وقد أوضح جيفري غروسمان، مهندس مختص في هذه المواد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لشبكة NBC News، أن “وقود الطاقة الشمسية يشبه بطارية قابلة لإعادة الشحن.

كن بدل استخدام الكهرباء نقوم بتزويده بالضوء المتأتي من الشمس، لينتج الحرارة، حسب الطلب”.

والجدير بالذكر أنه قضى علماء من جامعة شالمر للتكنولوجيا السويدية أكثر من عام للعمل على تحسين هذا الاكتشاف، الذي يعد عبارة عن جزيء في شكله السائل.

كيف يعمل السائل الكيميائي؟

يتكون هذا الجزيء من الكربون والهيدروجين فضلاً عن النيتروجين، وعند تعرضه لأشعة الشمس تحدث ردة فعل غير مألوفة، حيث تقع إعادة ترتيب الروابط بين ذراته.

ويتحول هذا الجزيء بدوره إلى نسخة جديدة نشطة، تسمى التصاوغ.

وتصبح الطاقة المتأتية من الشمس حبيسة بين الروابط الكيميائية القوية للتصاوغ، وتظل في المكان ذاته حتى عندما تنخفض حرارة الجزيء لتتوافق مع درجة حرارة الغرفة.

عندما نحتاج إلى الطاقة سيتم استخدام سائل الطاقة

في الليل مثلاً أو خلال الشتاء، يتم ببساطة استخلاص هذا السائل من خلال مادة الحفاز التي تعيد الجزيء إلى شكله الأصلي، مما يتسبب في إطلاق هذه الطاقة على شكل حرارة.

ذكر أحد أعضاء الفريق، وهو عالم في المواد النانوية، يدعى كاسبر موث -بولسن، يعمل في جامعة شالمر للتكنولوجيا أنه “يمكن تخزين الطاقة في جزيء التصاوغ هذا لمدة تصل إلى 18 عاماً.

وعندما نقوم باستخراج الطاقة واستخدامها نحصل على حرارة مرتفعة أكثر مما كنا نتوقع بمراحل”.

ومن خلال النموذج الأولي لنظام الطاقة، الذي ثبت على سطح مبنى الجامعة، وضع هذا السائل الجديد قيد الاختبار.

ووفقاً للباحثين، جذبت النتائج انتباه العديد من المستثمرين.

كيف يعمل سائل الطاقة الشمسية المتجددة؟

يتكون جهاز الطاقة المتجددة الخالي من الانبعاثات من مرآة كروية مع أنبوب في الوسط، تقوم بتتبع أشعة الشمس تماماً مثل صحن استقبال القنوات الفضائية. ويعمل هذا النظام على نحو دائري.

وعن طريق ضخه في أنابيب شفافة، ترتفع درجة حرارة السائل عند تعرضه لأشعة الشمس مما يتسبب في تحويل جزيء نوربورناديين إلى جزيء التصاوغ الحابس للحرارة، کوادریسیکلان.

ويتم، بعد ذلك، تخزين السائل في درجة حرارة الغرفة مع حد أدنى من خسارة الطاقة.

وعند الحاجة إلى استخدام الطاقة، تقع تصفية هذا السائل عن طريق عملية التحفيز باستخدام مادة حفاز خاصة تحول الجزيئات إلى شكلها الأصلي، وتقوم بتسخين السائل إلى حدود 63 درجة مئوية (113 درجة فهرنهايت).

ونأمل أن يتم استخدام هذه الحرارة في أنظمة التدفئة المنزلية وتشغيل سخان المياه في المباني وغسالة الصحون ومجفف الملابس والكثير من الاستعمالات الأخرى، قبل أن تستقر في الجهاز على السطح مرة أخرى.

وقد أخضع الباحثون السائل لهذه الدورة أكثر من 125 مرة، حيث قاموا برفع درجة الحرارة وخفضها دون أن ينتج عن ذلك حدوث أي ضرر كبير في الجزيء.

وقال موث-بولسن: “لقد حققنا الكثير من التقدم في الآونة الأخيرة، واليوم لدينا نظام للطاقة خال من الانبعاثات ويعمل على مدار العام”.

إنه أفضل من بطاريات تيسلا

ووفقاً لشبكة NBC، بعد مجموعة من التطويرات التي طرأت على هذا المشروع، يدعي الباحثون أن هذا السائل يمكن أن يحبس 250 واط – ساعة من الطاقة لكل كيلوغرام، ويعد ذلك ضعف طاقة الكهرباء الموجودة في بطاريات تيسلا باور وال.

لكن لا يزال هناك مجال كبير لتحسين هذه الفكرة. ويعتقد الباحثون أنه من خلال الاستغلال الصحيح لهذا المشروع يمكنهم الحصول على المزيد من الحرارة، حوالي 110 درجة مئوية (230 درجة فهرنهايت) أخرى.

أفاد موث -بولسن، أنه “لا يزال هناك الكثير من الخطوات التي يجب القيام بها في الصدد.

لقد تمكنا للتو من تشغيل هذا النظام. ونحتاج الآن إلى ضمان تصميم هذا المشروع على النحو الأمثل”.

ويعتقد أنه في حال سارت الأمور كما هو مخطط لها، يمكن أن تصبح هذه التكنولوجيا جاهزة للاستخدام التجاري في غضون 10 أعوام.