قام فريق من الباحثين من الجامعة العبرية بتطوير جهاز قادر على قياس خصائص وسمك الأسطح بسهولة وسرعة أصغر بـ 35 مرة من قطر شعرة الإنسان. ومن المتوقع أن تؤدي هذه الطريقة إلى تحسين إنتاج الخلايا الشمسية والشاشات المسطحة ومجموعة متنوعة من التقنيات المستقبلية بشكل كبير
في دراسة جديدة والأولى من نوعها في العالم، نجح فريق من الباحثين الإسرائيليين بقيادة طالب الدكتوراه رالفي كينز والبروفيسور رونان رابابورت من قسم الفيزياء في الجامعة العبرية، في تطوير جهاز توصيف بصري قادر على قياس الأسطح الرقيقة بدقة هائلة حتى سمك ذرة واحدة. تسمح الطريقة الجديدة بإجراء قياسات على الأسطح الصغيرة التي يبلغ قطرها 70 ميكرون فقط (للمقارنة، يبلغ قطر شعرة الإنسان حوالي XNUMX ميكرون). الجهاز المبتكر الذي تم نشره مؤخرًا في المجلة مراجعة الأجهزة العلمية، يعمل بطريقة فريدة وسهلة ومريحة من شأنها تحسين توصيف وتطوير الخلايا الشمسية والشاشات المسطحة وحتى التقنيات القائمة على مواد متقدمة جديدة وعلم الأحياء المتقدم.
تعتمد الصناعة والأبحاث اليوم على أجهزة التوصيف البصري، والتي تسمى أجهزة قياس القطع الناقص باللغة العلمية، لقياس الخصائص والسمك الدقيق للأسطح المختلفة من خلال انعكاس الضوء منها. ومع ذلك، حتى الآن، لا يوجد مقياس القطع الناقص قادر على قياس الهياكل التي يقل قطرها عن قطر شعرة الإنسان بدقة وسرعة، وهي الهياكل التي تعتمد عليها العديد من التقنيات في حياتنا. الآن، حدد فريق الباحثين من الجامعة العبرية هدف بناء مقياس القطع الناقص الدقيق، والذي سيكون قادرًا على قياس المناطق بسهولة وسرعة على مقياس بضعة ميكرونات.
يوضح كينيز: "تُستخدم مثل هذه الهياكل الصغيرة في مجموعة متنوعة من التقنيات والأبحاث الحديثة، مثل أشباه الموصلات والأجهزة الإلكترونية والشاشات المسطحة وتطوير التقنيات في المواد الجديدة"، مضيفًا: "لقد نجحنا مؤخرًا في تطوير مقياس القطع الناقص الجديد الذي يمكنه قم بقياس وتوصيف المناطق التي يصل عرضها إلى 2 ميكرون بدقة وسرعة." وبحسب الباحثين، فإن الجهاز المبتكر يعد الأسرع من نوعه حتى الآن في جمع البيانات، بنحو ألف مرة مقارنة بالأجهزة المماثلة الموجودة والقادرة على قياس مساحات صغيرة تصل إلى بضعة ميكرونات. الجهاز دقيق جدًا لدرجة أنه يمكنه اكتشاف وقياس سماكة الأسطح الصغيرة المصنوعة من طبقة ذرية واحدة.
بالإضافة إلى ذلك، وجد أن التطوير الجديد فعال في العمل مع المجاهر الضوئية القياسية والمكونات القياسية، دون التدخل في قدرات التصوير للمجاهر الموجودة. يشارك البروفيسور رابابورت: "هذا يجعل تقنيتنا رخيصة للغاية وصغيرة الحجم ومتعددة الاستخدامات. فهو يحول بسهولة وبتكلفة معقولة أي مجهر عادي إلى مقياس القطع الناقص بقدرات فائقة مقارنة بأي مقياس القطع الناقص التجاري." بمعنى آخر، يمكن لجهاز التوصيف البصري الجديد أن يوفر على مختبرات البحث والتطوير، وكذلك المنشآت الصناعية في جميع أنحاء العالم مبالغ كبيرة جدًا، تقدر بمليارات الدولارات، والتي يتم استثمارها في أجهزة باهظة الثمن وبطيئة.
ومؤخرًا، سجل الباحثون براءة اختراع للطريقة الفريدة لإجراء قياسات القياس الإهليلجي في أنظمة المجهر الضوئي، ويخططون لجعل هذه التقنية تجارية في المستقبل القريب. "في السنوات المقبلة، يجب أن يتكيف البحث والتطوير الأكاديمي والصناعي مع العالم المتجدد أيضًا في أساليب الإنتاج وتوصيف التقنيات الشائعة. ونحن على يقين من أن نتائج البحث الحالي ستكون ذات أهمية خاصة لصناعة الأفلام الرقيقة، التي تعد جزءًا أساسيًا من إنتاج الأجهزة التكنولوجية ومن المتوقع أن تبلغ قيمتها 22 مليار دولار بحلول عام 2029. الجهاز الذي نحن يخلص كينز إلى أن "المنتجات التي تم تطويرها تلبي تمامًا متطلبات السوق من حيث أنها سريعة جدًا ومريحة في الاستخدام ويمكن أن تقلل تكاليف الإنتاج بشكل كبير - أي زيادة أرباح الصناعة".
المقال الأكاديمي: https://doi.org/10.1063/5.0123249
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
