لأول مرة: نجاح تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة بخصائص مبتكرة وتطبيقات مستقبلية مذهلة

نجح فريق بحثي من معهد تكنولوجيا النانو في مدينة Lecce الإيطالية في تحقيق إنجاز علمي لافت، يتمثل في تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة. وقد أثار هذا الإنجاز اهتمام الأوساط الأكاديمية والعلمية حول العالم، حيث يحمل هذا الاكتشاف إمكانات واعدة لتطبيقات تكنولوجية متقدمة في المستقبل. لكن يبقى السؤال: كيف يمكن تحويل الضوء، الذي يُعرف كموجة طاقة، إلى مادة صلبة فائقة بطريقة ملموسة؟

الطبيعة المزدوجة للضوء

يُعتبر الضوء جزءًا صغيرًا من الطيف الكهرومغناطيسي، ويتسم بطبيعته المزدوجة كموجة وكجسيم. فعلى الرغم من تصرف الضوء كموجات تنعكس وتحيد مثل الأمواج التقليدية، إلا أن ميكانيكا الكم أثبتت أن الضوء يمكن أن يتصرف كجسيمات صغيرة تُسمى “الفوتونات”. وقد ظهر هذا التفسير بوضوح في تجربة “التأثير الكهروضوئي”، التي حصل ألبرت أينشتاين على جائزة نوبل بسببها. هذا السلوك الثنائي للضوء هو أساس العديد من الظواهر الفيزيائية ولفهم ما يحدث على المستوى الذري.

كيف تتحول المواد إلى حالات فريدة؟

تتواجد المواد الطبيعية عادة في أربع حالات: الصلبة، السائلة، الغازية، والبلازما. ولكن في ظروف خاصة مثل درجات الحرارة المنخفضة جدًا القريبة من الصفر المطلق، يمكن أن تنتج حالات جديدة مثل المواد الصلبة الفائقة. هذه المواد تحتفظ ببنية بلورية لكنها تتميز بخواص مشابهة للسوائل، مثل التدفق بدون لزوجة. المواد الصلبة الفائقة تُظهر ظواهر غريبة لا يمكن تفسيرها إلا باستخدام ميكانيكا الكم، مما يجعلها مثيرة للاهتمام علميًا وبحثيًا.

تحويل الضوء إلى مادة صلبة فائقة

تمكن العلماء من تحقيق هذا التحول باستخدام أشباه الموصلات وليس الذرات المبردة. حيث وُجه ضوء ليزر على شريحة نصف موصلة مكونة من زرنيخيد الألومنيوم والغاليوم. أدى التفاعل بين ضوء الليزر وأشباه الموصلات إلى إنتاج “بولاريتونات”، وهي شبه جسيمات تمثل مزيجًا من الضوء والمادة. هذه البولاريتونات اندمجت لاحقًا في مادة فائقة الصلابة تتميز بخواص فريدة من نوعها.

هذا الإنجاز الذي نُشر في مجلة Nature يعتبر خطوة كبيرة في سبيل استغلال هذه المادة الجديدة لتطوير تطبيقات متقدمة مثل أجهزة إضاءة ذات كفاءة أعلى أو تقنيات ثورية في الإلكترونيات.