من طرف زينه الخميس مارس 18, 2010 10:31 pmفك شفرة أشباه الموصلات وتكنولوجيا الطاقة الشمسية من خلال جناح حشرة!
توصل فريق بحثي مصري بالمركز القومي للبحوث من أساتذة علم الحشرات والفيزياء الحيوية من اكتشاف عناصر الطاقة في أجنحة حشرة سوسة النخيل, وهو ما يمثل انجازا علميا متميزا يفتح الطريق أمام اكتشاف سر تكنولوجيا الخلايا الشمسية.
ويكسر احتكارها, والذي يقتصر علي عدد محدود من الدول في العالم, إذ تتضح أهمية هذه الدراسة في امكانية المحاكاة الحيوية لتلك الأجنحة وتطبيقها في صناعة أشباه الموصلات وأنظمة الطاقة الشمسية, حيث ثبت أن أجنحة تلك الحشرة بها تركيب نظام خلايا الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات في صورة النانو والمايكرومتر.
ترأس الفريق البحثي الدكتور محمد رجائي عبد الفتاح أستاذ الحشرات وكل من الدكتور توحيد هاشم الخبير في مجال المواد الحيوية والمهندس خالد جابر خبير هندسة الاتصالات.
وأوضحت نتائج الفريق البحثي ـ كما يقول الدكتور محمد رجائي ـ أن الأجنحة الأمامية تحتوي علي عناصر هي' كربون:75.8, وحديد:3.3, ونحاس:10.2, ورينيوم:7.8, وبوتاسيوم:0.38' وهذه العناصر لها القدرة علي الاستفادة من أي ضوء وذلك للحصول علي الطاقة ومن ثم الطيران, بينما الأجنحة الخلفية ثبت أنها تحتوي علي عدد من العناصر وهي' كربون:12.7, ونحاس:36.4, وبوتاسيوم:1.2, وزنك:17.4, وفوسفور علي صورة فوسفور جاليوم بنسبة0.22, وأكسيد سيلكون32%', ويتضح من النتائج وجود السيلكون والجاليوم والفوسفور وغيرها, وهي من أشباه الموصلات, وقد أثبتت القياسات أن التوصيل في جناح الحشرة هو أشباه موصلات, حيث كانت القياسات(10 أس9 و10 أس7) وهي عناصر أساسية في صنع الخلية الشمسية.
ويقول الدكتور توحيد هاشم إن شبه الموصل تكون مقاومته الكهربية ما بين الموصلات والعوازل, كما يمكن لمجال كهربي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل, فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الإلكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو والكمبيوتر والهاتف وأجهزة أخري كثيرة, والاجزاء الإلكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور, والخلايا الشمسية, الصمامات الثنائيةDiode, والبلورات المشعة بالضوءLEDs, وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون, والدوائر المتكاملة التشابهية والرقمية.
وتمثل ألواح الطاقة الشمسية أكبر مثال للأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة, حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلي طاقة كهربية في الموصلات المعدنية تقوم الإلكترونات بنقل التيار الكهربي, أما في أشباه الموصلات فينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات أو فجوات' أجسام ذات شحنة موجبة' خلال البناء الذري للمادة, ويستخدم السيلكون لتصنيع معظم الأجهزة التجارية التي تحتوي علي مواد شبه موصلة.. ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل' أصيل', ويتم تحسين التوصيلية أو القدرة علي توصيل الكهرباء, بإضافة عناصر أخري تسمي' الشوائب' عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة مختلفة عن الأصلية وتسمي هذه العملية بعملية التطعيم' إضافة مواد لبعضها'.
أما شبه موصل الموجب فهي بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر ثلاثية التكافؤ' الجاليوم', والخلية الشمسية صنعت منmonocrystalline سليكون الفولتية الضوئيةPhotovoltaicsPV التي تعرف بالخلايا الشمسية أوالخلايا الفولتضوئيةphotovoltaiccells, ومن خلالها يتم تحويل أشعة الشمس مباشرة إلي كهرباء عن طريق استخدام أشباه الموصلات مثل السليكون الذي يستخرج من الرمل, وتعتبر طاقاتها شكلا من الطاقة المتجددة والنظيفة, لأنه لايسفر عن تشغيلها نفايات ملوثة أو ضوضاء أو إشعاعات, كما أنها لاتحتاج إلي وقود, لكن تكلفتها الابتدائية مرتفعة مقارنة بمصادر الطاقة الأخري, والخلايا الشمسية تولد كهرباء مستمرة ومباشرة, كما هو في البطاريات السائلة والجافة العادية.
توصل فريق بحثي مصري بالمركز القومي للبحوث من أساتذة علم الحشرات والفيزياء الحيوية من اكتشاف عناصر الطاقة في أجنحة حشرة سوسة النخيل, وهو ما يمثل انجازا علميا متميزا يفتح الطريق أمام اكتشاف سر تكنولوجيا الخلايا الشمسية.
ويكسر احتكارها, والذي يقتصر علي عدد محدود من الدول في العالم, إذ تتضح أهمية هذه الدراسة في امكانية المحاكاة الحيوية لتلك الأجنحة وتطبيقها في صناعة أشباه الموصلات وأنظمة الطاقة الشمسية, حيث ثبت أن أجنحة تلك الحشرة بها تركيب نظام خلايا الطاقة الشمسية وأشباه الموصلات في صورة النانو والمايكرومتر.
ترأس الفريق البحثي الدكتور محمد رجائي عبد الفتاح أستاذ الحشرات وكل من الدكتور توحيد هاشم الخبير في مجال المواد الحيوية والمهندس خالد جابر خبير هندسة الاتصالات.
وأوضحت نتائج الفريق البحثي ـ كما يقول الدكتور محمد رجائي ـ أن الأجنحة الأمامية تحتوي علي عناصر هي' كربون:75.8, وحديد:3.3, ونحاس:10.2, ورينيوم:7.8, وبوتاسيوم:0.38' وهذه العناصر لها القدرة علي الاستفادة من أي ضوء وذلك للحصول علي الطاقة ومن ثم الطيران, بينما الأجنحة الخلفية ثبت أنها تحتوي علي عدد من العناصر وهي' كربون:12.7, ونحاس:36.4, وبوتاسيوم:1.2, وزنك:17.4, وفوسفور علي صورة فوسفور جاليوم بنسبة0.22, وأكسيد سيلكون32%', ويتضح من النتائج وجود السيلكون والجاليوم والفوسفور وغيرها, وهي من أشباه الموصلات, وقد أثبتت القياسات أن التوصيل في جناح الحشرة هو أشباه موصلات, حيث كانت القياسات(10 أس9 و10 أس7) وهي عناصر أساسية في صنع الخلية الشمسية.
ويقول الدكتور توحيد هاشم إن شبه الموصل تكون مقاومته الكهربية ما بين الموصلات والعوازل, كما يمكن لمجال كهربي خارجي تغيير درجة مقاومة شبه الموصل, فالأجهزة والمعدات التي يدخل في تضنيعها مواد شبه موصلة هي أساس الإلكترونيات الحديثة والتي تشمل الراديو والكمبيوتر والهاتف وأجهزة أخري كثيرة, والاجزاء الإلكترونية التي تعمل بأشباه الموصلات تشمل الترانستور, والخلايا الشمسية, الصمامات الثنائيةDiode, والبلورات المشعة بالضوءLEDs, وموحدات التيار التي تعمل بالسيليكون, والدوائر المتكاملة التشابهية والرقمية.
وتمثل ألواح الطاقة الشمسية أكبر مثال للأجهزة التي تعمل بالمواد شبه الموصلة, حيت تقوم بتحويل الطاقة الضوئية إلي طاقة كهربية في الموصلات المعدنية تقوم الإلكترونات بنقل التيار الكهربي, أما في أشباه الموصلات فينتقل التيار الكهربي عن طريق سيل من الالكترونات أو فجوات' أجسام ذات شحنة موجبة' خلال البناء الذري للمادة, ويستخدم السيلكون لتصنيع معظم الأجهزة التجارية التي تحتوي علي مواد شبه موصلة.. ويعرف شبه الموصل النقي بـشبه موصل' أصيل', ويتم تحسين التوصيلية أو القدرة علي توصيل الكهرباء, بإضافة عناصر أخري تسمي' الشوائب' عن طريق صهرها وتركها لتبرد لتكون بلورة جديدة مختلفة عن الأصلية وتسمي هذه العملية بعملية التطعيم' إضافة مواد لبعضها'.
أما شبه موصل الموجب فهي بلورات لمواد شبه موصلة مطعمة بذرات عناصر ثلاثية التكافؤ' الجاليوم', والخلية الشمسية صنعت منmonocrystalline سليكون الفولتية الضوئيةPhotovoltaicsPV التي تعرف بالخلايا الشمسية أوالخلايا الفولتضوئيةphotovoltaiccells, ومن خلالها يتم تحويل أشعة الشمس مباشرة إلي كهرباء عن طريق استخدام أشباه الموصلات مثل السليكون الذي يستخرج من الرمل, وتعتبر طاقاتها شكلا من الطاقة المتجددة والنظيفة, لأنه لايسفر عن تشغيلها نفايات ملوثة أو ضوضاء أو إشعاعات, كما أنها لاتحتاج إلي وقود, لكن تكلفتها الابتدائية مرتفعة مقارنة بمصادر الطاقة الأخري, والخلايا الشمسية تولد كهرباء مستمرة ومباشرة, كما هو في البطاريات السائلة والجافة العادية.
