الجمعة 26 أبريل 2024, 09:15

علوم

الكشف عن بطارية صغيرة للغاية لأصغر أجهزة الكمبيوتر في العالم


كشـ24 نشر في: 3 مارس 2022

يجب أن تعتمد أصغر أجهزة الكمبيوتر على خلايا الموجات فوق الصوتية أو الخلايا الكهروضوئية لملء البطاريات الصغيرة بالطاقة من الاهتزازات أو ضوء الشمس، مع وجود مساحة صغيرة للتخزين.وهذا له سلبياته، لأن الكمبيوتر لن يعمل من دون مصدر طاقة ثابت أو في الأماكن المظلمة مثل جسم الإنسان.لذلك يقترح بعض العلماء في أوروبا هيكلا بديلا: بطارية صغيرة تعتمد على طي طبقات رقيقة متناهية الصغر مثل الأوريجامي. والبطارية هي مجرد نموذج أولي في الوقت الحالي، لكن النتائج الأولية مشجعة.وكتب الباحثون: "هناك حاجة ماسة لتطوير بطاريات عالية الأداء لنظام حجم المليمتر وما دون المليمترات لأن أنظمة تخزين الطاقة هذه ستسهل تطوير أنظمة دقيقة مستقلة حقا".وعادة ما تعتمد بطاريات الكمبيوتر كاملة الحجم على "الكيمياء الرطبة"، ما يعني أن الرقائق المعدنية التي توصل الكهرباء توضع في اتصال مع الإلكتروليتات السائلة لتوليد تدفق للطاقة.ومع ذلك، لا يمكن للبطاريات القائمة على الرقائق بمقياس معين أن تدعم الإلكتروليتات السائلة.وعلى هذا النحو، قام مخترعو هذه البطارية الصغيرة الجديدة بضغط إلكتروليت صلب بين شريحتين صغيرتين مطليتين بغشاء رقيق للغاية من الأقطاب الكهربائية، أحدهما موجب والآخر سالب.ومع ذلك، فإن هذا المنحل بالكهرباء الصلب ليس بنفس كفاءة استخدام المنحل بالكهرباء السائل، حيث يأتي الطي. ومن خلال لف مجموعة بطارية مسطحة في "أسطوانة سويسرية"، يمكن للعلماء ضغط مساحة أكبر بكثير في مساحة ضيقة. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها خلايا الأسطوانات في سيارات تسلا الكهربائية.وبمقياس المليمتر المكعب، من الصعب للغاية دحرجة مواد رقيقة وهشة إلى هذا النوع من الشكل عن طريق الضغط الخارجي.ولحسن الحظ، هناك طريقة أخرى لجعل المادة تطوى من تلقاء نفسها، وتسمى "الأوريجامي الصغير".ويعمل نوع التقنية مثل ستارة النافذة المتدحرجة. وعندما يتم سحب المادة الرقيقة إلى أسفل، يمكنك ترك هذا التوتر الميكانيكي وسيقوم كل شيء إلى الأعلى ويتدحرج إلى أسطوانة.وعلى شريحة، كان الباحثون قادرين على تحقيق هذه الحركة عن طريق تثبيت جانب واحد من المادة الرقيقة لإنشاء، في جوهرها، شريط نافذة ستارة.وفي النهاية، كان الفريق قادرا على تجميع نموذج أولي للبطارية الصغيرة في مساحة لا تتعدى 0.04 ملليمترا مربعا، ما يوفر سعة أعلى بثماني مرات مما يمكن أن تحققه بطارية مسطحة بحجم مماثل.ويقول الباحثون إن الأسطوانة تشبه الهيكل القياسي للفائف السويسرية المستخدمة في البطاريات الأكبر، بما في ذلك طبقتان على الأقل للمجمع، وشريط أنود، وغشاء إلكتروليت ملفوفان معا.ويقول الباحثون إن التصميم ليس قابلا لإعادة الشحن فحسب، بل إن البطارية في وضعها الحالي يمكن أن تشغل أصغر أجهزة الكمبيوتر لدينا لمدة 10 ساعات تقريبا. ولا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به.ويقول الفيزيائي أوليفر شميت من جامعة كيمنتس للتكنولوجيا في ألمانيا: "لا تزال هناك إمكانات هائلة لتحسين هذه التكنولوجيا، ويمكننا أن نتوقع بطاريات ميكروية أقوى بكثير في المستقبل". ساينس ألرت

يجب أن تعتمد أصغر أجهزة الكمبيوتر على خلايا الموجات فوق الصوتية أو الخلايا الكهروضوئية لملء البطاريات الصغيرة بالطاقة من الاهتزازات أو ضوء الشمس، مع وجود مساحة صغيرة للتخزين.وهذا له سلبياته، لأن الكمبيوتر لن يعمل من دون مصدر طاقة ثابت أو في الأماكن المظلمة مثل جسم الإنسان.لذلك يقترح بعض العلماء في أوروبا هيكلا بديلا: بطارية صغيرة تعتمد على طي طبقات رقيقة متناهية الصغر مثل الأوريجامي. والبطارية هي مجرد نموذج أولي في الوقت الحالي، لكن النتائج الأولية مشجعة.وكتب الباحثون: "هناك حاجة ماسة لتطوير بطاريات عالية الأداء لنظام حجم المليمتر وما دون المليمترات لأن أنظمة تخزين الطاقة هذه ستسهل تطوير أنظمة دقيقة مستقلة حقا".وعادة ما تعتمد بطاريات الكمبيوتر كاملة الحجم على "الكيمياء الرطبة"، ما يعني أن الرقائق المعدنية التي توصل الكهرباء توضع في اتصال مع الإلكتروليتات السائلة لتوليد تدفق للطاقة.ومع ذلك، لا يمكن للبطاريات القائمة على الرقائق بمقياس معين أن تدعم الإلكتروليتات السائلة.وعلى هذا النحو، قام مخترعو هذه البطارية الصغيرة الجديدة بضغط إلكتروليت صلب بين شريحتين صغيرتين مطليتين بغشاء رقيق للغاية من الأقطاب الكهربائية، أحدهما موجب والآخر سالب.ومع ذلك، فإن هذا المنحل بالكهرباء الصلب ليس بنفس كفاءة استخدام المنحل بالكهرباء السائل، حيث يأتي الطي. ومن خلال لف مجموعة بطارية مسطحة في "أسطوانة سويسرية"، يمكن للعلماء ضغط مساحة أكبر بكثير في مساحة ضيقة. وهذه هي الطريقة التي تعمل بها خلايا الأسطوانات في سيارات تسلا الكهربائية.وبمقياس المليمتر المكعب، من الصعب للغاية دحرجة مواد رقيقة وهشة إلى هذا النوع من الشكل عن طريق الضغط الخارجي.ولحسن الحظ، هناك طريقة أخرى لجعل المادة تطوى من تلقاء نفسها، وتسمى "الأوريجامي الصغير".ويعمل نوع التقنية مثل ستارة النافذة المتدحرجة. وعندما يتم سحب المادة الرقيقة إلى أسفل، يمكنك ترك هذا التوتر الميكانيكي وسيقوم كل شيء إلى الأعلى ويتدحرج إلى أسطوانة.وعلى شريحة، كان الباحثون قادرين على تحقيق هذه الحركة عن طريق تثبيت جانب واحد من المادة الرقيقة لإنشاء، في جوهرها، شريط نافذة ستارة.وفي النهاية، كان الفريق قادرا على تجميع نموذج أولي للبطارية الصغيرة في مساحة لا تتعدى 0.04 ملليمترا مربعا، ما يوفر سعة أعلى بثماني مرات مما يمكن أن تحققه بطارية مسطحة بحجم مماثل.ويقول الباحثون إن الأسطوانة تشبه الهيكل القياسي للفائف السويسرية المستخدمة في البطاريات الأكبر، بما في ذلك طبقتان على الأقل للمجمع، وشريط أنود، وغشاء إلكتروليت ملفوفان معا.ويقول الباحثون إن التصميم ليس قابلا لإعادة الشحن فحسب، بل إن البطارية في وضعها الحالي يمكن أن تشغل أصغر أجهزة الكمبيوتر لدينا لمدة 10 ساعات تقريبا. ولا يزال هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به.ويقول الفيزيائي أوليفر شميت من جامعة كيمنتس للتكنولوجيا في ألمانيا: "لا تزال هناك إمكانات هائلة لتحسين هذه التكنولوجيا، ويمكننا أن نتوقع بطاريات ميكروية أقوى بكثير في المستقبل". ساينس ألرت



اقرأ أيضاً
«واتساب» يبتكر ميزة لنقل الملفات دون اتصال بالإنترنت
تواصل «واتساب» المنصة الرائدة في مجال التراسل الفوري تطوير ميزاتها بإضافة خصائص تعزز من تجربة المستخدمين. مؤخراً، بدأت الشركة في اختبار ميزة جديدة قد تغير من طريقة تبادل الملفات تماماً، حيث تتيح نقل الملفات بين المستخدمين دون الحاجة إلى اتصال بالإنترنت. وفي أحدث نسخ تجريبية لتطبيق «واتساب» على نظام «أندرويد»، تم رصد ميزة جديدة تحت اسم «الأشخاص القريبون» (People Nearby)، والتي تمكّن المستخدمين من مشاركة المستندات، والصور، والملفات الأخرى مع الأشخاص القريبين جغرافياً دون الحاجة لاتصال بالإنترنت. تستعين هذه الميزة بتقنية «البلوتوث» لإتمام عملية النقل، ما يجعلها فعالة ومستقلة عن توفر الشبكة.لضمان الفاعلية والأمان، تتطلب الميزة من المستخدمين منح التطبيق الأذونات اللازمة للوصول إلى الملفات و«البلوتوث» والموقع الجغرافي. ويشمل الأمان التشفير من طرف إلى طرف لحماية البيانات المنقولة، بالإضافة إلى إخفاء رقم الهاتف خلال العملية للحفاظ على الخصوصية. لتفعيل ميزة «الأشخاص القريبون»، ينبغي للمستخدم الذهاب إلى إعدادات «واتساب» واختيار الأشخاص القريبين. ستبحث الميزة تلقائياً عن أجهزة قريبة يمكن الاتصال بها. يجب تشغيل الميزة في كلا الجهازين المراد الاتصال بينهما لإكمال عملية النقل. تواصل «واتساب» تحسين خدماتها وإضافة ميزات تعكس اهتمامها بتلبية احتياجات المستخدمين المتزايدة. وتعد ميزة «الأشخاص القريبون» خطوة مهمة نحو توفير تجربة مستخدم أكثر استقلالية وأماناً. الميزة لا تزال قيد التطوير في إصدارات «أندرويد» التجريبية، ولا يوجد تأكيد بعد عن إمكانية توفرها لمستخدمي نظام «iOS».
علوم

كلية السملالية تُطلق أول جائزة تميز في مجال التحليل والجودة
أعلنت كلية السملالية التابعة لجامعة القاضي عياض عن إطلاق أول جائزة تميز لها في مجال التحليل والميترولوجيا، والجودة بعنوان "الطريق نحو التميز في الميترولوجيا والجودة". ووفق بلاغ لكلية العلوم السملالية اطلعت "كشـ24" على نسخة منه، فإنه من المقرر تنظيم فعالية افتتاحية يومه الخميس 25 أبريل الجاري، في مدينة الابتكار بمراكش. وتأتي هذه المبادرة في إطار خطة تسريع تحول نظام التعليم العالي (PACTE ESRI-2030) التي تقودها وزارة التعليم العالي والبحث العلمي والابتكار. وخلص البلاغ إلى أن هذه المبادرة تهدف إلى تأهيل خبراء عاليي الكفاءة في مجالات البحث والتحليل والميترولوجيا والجودة، وتلبية الاحتياجات المتزايدة، للقطاعات الاقتصادية الوطنية والدولية.  
علوم

بالڤيديو.. انطلاق أشغال المؤتمر الأفريقي لعلوم الفلك بمراكش
انطلقت صباح يومه الاثنين 15 ابريل فعاليات المؤتمر الأفريقي لعلوم الفلك"2024 AFAS" الذي تنظمه كلية العلوم السملالية، التابعة لجامعة القاضي عياض، بتعاون مع مرصد أوكايمدن، ومجموعة من الشركاء . ويكتسي هذا الحدث أهمية بالغة يجعل من مراكش قبلة ومحطة للتبادل العلمي والتبادل الدولي والابتكار التكنولوجي في مجال علم الفلك، كما يعتبر فرصة لاكتشاف آخر التطورات العلمية، واللقاء مع خبراء وباحثين في المجال، وتعزيز أهداف جمعية الفلك الأفريقية واستراتيجيتها العلمية، من خلال التركيز على البحث في علم الفلك، وأنشطة التوعية والاتصال والتعليم في إفريقيا، وتشجيع التعاون بين البلدان. 
علوم

طلاب جامعيون يطورون قمرا صناعيا لدراسة إشعاعات الشمس
أعلنت جامعة الشرق الأقصى الفيدرالية الروسية أن طلابها تمكنوا من تطوير قمر صناعي مخصص لدراسة إشعاعات الشمس. وجاء في بيان صادر عن الخدمة الصحفية للجامعة:"قام طلاب من جامعة الشرق الأقصى الفيدرالية، وبالتعاون مع خبراء من وكالة روس كوسموس وشركة Orbital Systems بطوير قمر صناعي مخصص لقياس معدلات الإشعاعات الشمسية، ومن المفترض أن يطلق هذه القمر من مطار فوستوتشني الفضائي الروسي في الربع الرابع من عام 2024". وأشار البيان إلى أن أكثر من 30 طالبا في الجامعة ساهموا في تطوير القمر الجديد الذي أطلق عليه اسم " فلاديفوستوك-1"، من بينهم، داريا أوكرومينكو، طالبة في معهد الرياضيات وتكنولوجيا الكمبيوتر التابع للجامعة، وداريا كودرياشوفا، طالبة في معهد العلوم التطبيقية والهندسية التابع للجامعة، وترأس المشروع فلاديسلاف غورياشكو، الأخصائي في المركز الهندسي الروسي التابع لجامعة الشرق الأقصى الفيدرالية. و"فلاديفوستوك-1" هو قمر صناعي صغير من فئة cubesat، يتكون من 8 مكعبات، أبعاد كل منها (10/10/10) سم، وبعد إطلاقه إلى المدار سيرسل بيانات تتعلق بأشعة الشمس، وسيتم تحليلها ودراستها في المخابر التابعة لجامعة الشرق الأقصى الفيدرالية الروسية. المصدر: فيستي
علوم

انعقاد المؤتمر السنوي الرابع للجمعية الفلكية الافريقية بمراكش
ستشهد مدينة مراكش في الفترة الممتدة بين 14 و20 أبريل الجاري، احتضان فعاليات المؤتمر الأفريقي لعلوم الفلك"2024 AFAS" الذي ستنظمه كلية العلوم السملالية جامعة القاضي عياض بتعاون مع مرصد أوكايمدن، ومجموعة من الشركاء. ويكتسي هذا الحدث أهمية بالغة يجعل من مراكش قبلة ومحطة للتبادل العلمي والتبادل الدولي والابتكار التكنولوجي في مجال علم الفلك. تدعو اللجنة المنظمة المهتمين لحضور الحدث، ومشاركة الإثارة والاكتشافات المثيرة، كما تعتبر اللجنة المذكورة الحضور لهذا المؤتمر هو فرصة لاكتشاف آخر التطورات العلمية، واللقاء مع خبراء وباحثين في المجال. ُتعقد اللقاءات السنوية لجمعية الفلك الأفريقية والجمعية العامة AfAS2024 في مراكش المغرب من 15 إلى 20 أبريل الجاري. وتهدف هذه اللقاءات إلى تعزيز أهداف جمعية الفلك الأفريقية واستراتيجيتها العلمية من خلال التركيز على البحث في علم الفلك وأنشطة التوعية والاتصال والتعليم في إفريقيا وتشجيع التعاون بين البلدان.
علوم

أول براءة اختراع في العالم لمخلوق معدل وراثيا
شهد يوم 12 أبريل عام 1988 حدثا تاريخيا تمثل في إصدار مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي أول براءة اختراع في العالم لمخلوق حي معدل وراثيا. أول كائن حي في العالم ولد في "أنابيب الاختبار" فأر عولج باستخدام الهندسة الوراثية في مختبرات جامعة هارفارد من طرف الدكتورين، فيليب ليدر وتيموثي ستيوارت. كانت الأبحاث في ذلك الوقت تجري على قدم وساق لاكتشاف طرق جديدة لمكافحة السرطان بشكل خاص. هذا المرض هو السبب الأكثر شيوعا للوفاة في الدول المتقدمة. الفئران في هذا المجال قدمت للبشرية خدمات لا تقدر بثمن. العالمان الأمريكيان قاما بتعديل الفأر وراثيا لجعله عرضة للإصابة بالسرطان، على أمل أن يساعد ذلك في كشف أسرار هذا المرض الفتاك. حقنت جينات سرطانية معروفة في أجنة الفئران مباشرة بعد الإخصاب. لم يجعل التعديل الوراثي هذه الفئران عرضة للإصابة بالسرطان فحسب، بل وضمن أيضا أنها ستنقل جينات السرطان إلى نسلها. الموافقة على براءة الاختراع تلك اتخذت من قبل علماء وغيرهم من ممثلي صناعة التكنولوجيا الحيوية. في تلك المناسبة تمت الإشارة إلى أن المزيد من الاستثمارات ستبدأ الآن في التدفق إلى هذا المجال، وأن الأبحاث البيولوجية في مجالات الطب وزراعة الأعضاء وغيرها من المجالات المتعلقة بالكائنات الحية ستصبح أكثر فعالية. بالمقابل ظهرت انتقادات لإمكانية تسجيل براءات الاختراع للثدييات. الجدل تواصل حول هذه المسألة الشائكة بجوانبها العلمية والدينية وغيرها لفترة طويلة. المفوضية الأوروبية أصدرت توجيها لهيئات البراءات وفي عام 1999 نص على إمكانية منح براءة اختراع للنباتات والثدييات من صنع الإنسان. وجرى في نفس الوقت حظر إصدار براءة اختراع بشأن "ما يتعلق بجسم الإنسان في جميع مراحل التطور بما في ذلك الجينات. قد يتعجب البعض حين يعلم أن البشرية على مدى عقود تدين للفئران في التقدم المحرز في مجال مقاومة الأورام ومعالجة أمراض القلب والأوعية الدموية وشلل الأطفال والسكري والتهاب المفاصل ومرض باركنسون وإدمان المخدرات وحتى الاضطرابات النفسية بما في ذلك، الاكتئاب. الفئران لا تفيد البشرية فقط من خلال التضحية بها في مجالات البحث عن علاجات للأمراض الخطيرة، بعض الفئران عدلت لتجد بسهولة المتفجرات، وبعض آخر خال من جين الخوف، وهو لا يتردد بالاقتراب من القطط للعب معها، علاوة على فئران عداءة تقطع مسافات طويلة من دون تعب وبنصف المتطلبات المعتادة من الغذاء! أما ما يسمى بـ "بالفئران النموذجية"، فهي سلالة خاصة تستخدم للدراسة المتقدمة في مجال مرض أو حالة بشرية محددة. الفئران تشترك مع البشر في أكثر من 95 ٪ من الحمض النووي، ما يعني أن العديد من الأمراض، بما في ذلك مرض الزهايمر والسكري والسمنة وأمراض القلب والسرطان، تؤثر على البشر والفئران بطرق مماثلة، ما يسمح للعلماء بدراسة هذه الأمراض وإيجاد طرق لعلاجها. لذلك لم يكن مستغربا أن يكون الفأر، أول حيوان ثديي يحصل على براءة اختراع. علاوة على ذلك لم تكن نلك المناسبة، المرة الأولى التي يتم فيها تسجيل براءة اختراع لشكل من أشكال الحياة. في وقت سابق أوائل عام 1970، طور أناندا موهان تشاكرابارتي، وهو مهندس وراثي في شركة جنرال إلكتريك نوعا جديدا من البكتيريا القادرة على تفتيت النفط الخام؛ واقترح استخدامها للتخلص من مضاعفات الانسكابات النفطية. هكذا صار جميل الفئران على البشر كبيرا، وهو متواصل ويزداد مع الزمن. هذا العرفان وجد تجليه في روسيا في 1 يوليو عام 2013، بافتتاح نصب تذكاري مكرس للفئران التي تمت التضحية بها في البحوث الجينية. النصب الذي يمثل فأرة منشغلة بحياكة تسلسل جيني شيد في حديقة معهد علم الخلايا وعلم الوراثة بمدينة نوفوسيبيرسك. المصدر: RT
علوم

“خلايا زومبي” تكشف أسرار التعلم في الدماغ
اكتشف علماء من البرتغال "خلايا زومبي عصبية" لدى الفئران قد تسلط الضوء على عمليات التعلم في الدماغ (أو المخيخ حصرا). ويعالج المخيخ المعلومات الحسية المتعلقة بالتفاعلات الحركية، ويساعد على السير في شارع مزدحم أو التقاط مشروب دون سكبه، كما أنه مهم للتعلم. وتمكن الباحثون من إظهار الدور الرئيسي لبعض مدخلات المخيخ التي تسمى الألياف المتسلقة، باستخدام علم البصريات الوراثي، حيث يتم التلاعب بالخلايا بواسطة الضوء. وتقول عالمة الأعصاب تاتيانا سيلفا، من مركز Champalimaud for the Unknown: "بعد تحفيز الألياف المتسلقة باستمرار أثناء تقديم إشارة بصرية، تعلمت الفئران أن ترمش استجابة لهذا الإشارة، حتى في غياب التحفيز. وأثبت هذا أن الألياف تحفز هذا النوع من التعلم الترابطي". ثم لاحظ الباحثون تأثير الخلايا العصبية الزومبي، حيث أدى إدخال بروتين Channelrhodopsin-2 الحساس للضوء (ChR2) كجزء من معالجة علم البصريات الوراثي إلى تحوّل خلايا الألياف المتسلقة إلى حالة الزومبي، حيث فُصلت بطريقة ما عن الدوائر العصبية الأخرى، ما منع الفئران من القدرة على التعلم. وتقول عالمة الأعصاب ميغان كاري، من مركز Champalimaud: "اتضح أن إدخال ChR2 إلى الألياف المتسلقة غيّر خصائصها الطبيعية، ومنعها من الاستجابة بشكل مناسب للمحفزات الحسية القياسية، وهذا بدوره يمنع تماما قدرة الحيوانات على التعلم". ونظرا لأوجه التشابه بين أدمغة الفئران والبشر، فمن المعقول افتراض أن العمليات نفسها تحدث في أدمغة البشر. وتقول كاري: "تعتبر هذه النتائج الدليل الأكثر إقناعا حتى الآن على أن إشارات الألياف المتسلقة ضرورية للتعلم الترابطي المخيخي". نشرت الدراسة في مجلة Nature Neuroscience. المصدر: روسيا اليوم عن ساينس ألرت
علوم

التعليقات مغلقة لهذا المنشور

الطقس

°
°

أوقات الصلاة

الجمعة 26 أبريل 2024
الصبح
الظهر
العصر
المغرب
العشاء

صيدليات الحراسة