نجح باحث من الجامعة العبرية في تخليق جزيئات من نقطتين كموميتين

פרופ' אורי בנין מהמכון לכימיה והמרכז לננו-מדע וננוטכנולוגיה הצליח לשלב לראשונה שתי נקודות קוונטיות ליצירת מולקולות מלאכותיות יציבות, וכעת הוא סבור כי הגילוי ישפיע על הטכנולוגיה בעתיד: “ניתן לדמיין את האפשרויות המרגשות ליצירת מבחר של מולקולות מלאכותיות, עם הבטחה לשימוש בהן ביישומים טכנולוגיים جمع"

في عام 1869، بدأ ديمتري مندلييف في تصنيف العناصر وفقًا لخصائصها الكيميائية، واخترع جدولًا سمي فيما بعد بـ "الجدول الدوري". "رأيت في المنام طاولة توضع فيها جميع عناصرها في أماكنها كما هو مطلوب. "استيقظت وكتبت ذلك على قطعة من الورق على الفور،" روى مندليف كيف أنشأ الجدول الدوري الأول. ومنذ ذلك الحين تم اكتشاف المزيد من العناصر وبمساعدتها تم إنشاء جزيئات جديدة، حيث يعرف العلماء الآن حوالي 150 مليون جزيء تتكون من 118 ذرة لعناصر الجدول الدوري. وبعد مرور 150 عاما على اكتشاف مندليف، تمكن البروفيسور أوري بنين وفريقه من معهد الكيمياء ومركز علوم النانو وتكنولوجيا النانو في الجامعة العبرية من إنشاء جزيئات جديدة مصنوعة من "ذرات" اصطناعية، تعرف باسم النقاط الكمومية. ونشرت نتائج البحث في العدد الأخير من مجلة Nature Communications.

نجح البروفيسور بنين وفريقه لأول مرة في ربط نقطتين كميتين وإنشاء جزيء جديد. النقاط الكمومية عبارة عن بلورات بحجم نانومتر، تحتوي كل منها على مئات إلى آلاف ذرات أشباه الموصلات. تسمى النقاط الكمومية "الذرات الاصطناعية" لأن العديد من خصائصها تشبه خصائص الذرات التي نعرفها من الجدول الدوري. وعندما يتم دمج هذه الذرات الاصطناعية معًا، فإنها تخلق جزيئًا صناعيًا جديدًا له خصائص وخصائص فريدة، تشبه صنع الجزيء من الذرات.

ومن الجدير بالذكر أن هذه ليست المرة الأولى في التاريخ التي يحاول فيها الباحثون ربط النقاط الكمومية. في الماضي، تمكنوا من إنشاء اتصال رفيع بين النقاط الكمومية، وهو نوع من "الجسر"، الذي لم يدم طويلا. كل جهودهم لإنشاء رابطة أقوى كانت بلا جدوى. وتمكن البروفيسور بنين وفريقه من ربط النقطتين الكميتين معاً حتى تشكلت بلورة موحدة، وبالتالي خلق رابطة بينهما حولت النقطتين الكميتين إلى جزيء مستقر يظهر أيضاً ظواهر الاقتران التي تميز الجزيئات الطبيعية.

في الجامعة العبرية، يعرّف زملاء البروفيسور بنين عمله العلمي بأنه "إنجاز حقيقي". وبحسب أحدهم، فإن البحث الذي أجراه البروفيسور بنين هو "خطوة أولية" "لإنشاء جزيء حقيقي من النقاط الكمومية وليس شيئا مرتجلا، كما كان معروفا حتى اليوم". وحتى الآن، نجح الباحثون في جميع أنحاء العالم في إنشاء نوع من "الحبل" الذي يربط بين نقطتين كموميتين ولا شيء أكثر من ذلك". وسيهدف البروفيسور بنين في دراساته المستقبلية إلى إنشاء جزيئات صناعية من نقاط كمومية ذات تركيبات متنوعة. وهذا يعني أنه سيتم إنشاء نوع من الجدول الدوري للذرات الاصطناعية لإنشاء جزيئات نانوية جديدة.

وعلى عكس الذرات المعروفة في الجدول الدوري، يمكن تغيير الخصائص الفيزيائية والإلكترونية والبصرية للنقاط الكمومية من خلال التحكم في حجمها النانومتري. على سبيل المثال، ستصدر نقطة كمومية أكبر ضوءًا أحمر، بينما ستصدر نقطة كمومية أصغر، من نفس المادة، ضوءًا أخضر. وفي هذا الصدد، قام البروفيسور بنين وفريقه بتطوير طريقة يمكن من خلالها إنشاء جزيئات كمية صناعية يتم التحكم فيها من خلال تصميم الذرات الاصطناعية التي تتكون منها، وبالتالي تعديل خصائص الجزيئات (على سبيل المثال، لون الضوء المنبعث).

على مدار العشرين عامًا الماضية، تمكن الباحثون حول العالم من تحقيق التحكم الأمثل في تركيبة وحجم النقاط الكمومية، كما تعمق فهم الخصائص الفيزيائية لهذه الجسيمات الصغيرة. في الواقع، أصبحت النقاط الكمومية بالفعل جزءًا لا يتجزأ من حياتنا اليومية. على سبيل المثال، في تطبيقات الطاقة الشمسية وشاشات التلفزيون من الجيل الجديد، حيث توفر النقاط الكمومية صورة ذات ألوان حادة وحيوية مع توفير الطاقة. "نظرًا للاختيار الغني للنقاط الكمومية التي يتم التحكم في حجمها وتركيبها، لا يمكننا إلا أن نتخيل الإمكانيات المثيرة لإنشاء مجموعة متنوعة من الجزيئات الاصطناعية من هذه الذرات الاصطناعية. ويخلص البروفيسور بنين إلى أن هناك إمكانات كبيرة لاستخدامها في العديد من التطبيقات التكنولوجية، مثل التقنيات الإلكترونية الضوئية، وتقنيات الاستشعار، وتقنيات الكم.

للمادة العلمية