سولارابيك، اليابان- 11 مارس 2025: كشف فريق بحثي ياباني عن مستشعر كمي ماسي فائق الحساسية، يعد بتغيير جذري في طريقة مراقبة أداء بطاريات السيارات الكهربائية. يمهد المستشعر الجديد، القادر على رصد أدق التغيرات في التيار الكهربائي، الطريق لزيادة كفاءة البطاريات وإطالة عمرها وتحسين مستوى الأمان في السيارات الكهربائية.
تفوق تكنولوجي يتغلب على تحديات الماضي
يأتي هذا الإنجاز العلمي في وقت تتزايد فيه الحاجة إلى تقنيات متطورة لإدارة بطاريات السيارات الكهربائية، مع تطلع الشركات المصنعة لإنتاج سيارات ذات مدى أطول وقدرة على الشحن السريع.
تعاني المستشعرات التقليدية المستخدمة حاليًا من مشكلات عدة، مثل ارتفاع درجة حرارتها وفقدان الطاقة، بالإضافة إلى محدودية دقتها في رصد التقلبات الصغيرة في التيار.
من ناحية أخرى، فإن المستشعرات الكمومية الماسية لديها القدرة على تجاوز هذه العقبات. ومع ذلك، فإن التحدي الرئيسي كان يكمن في صغر حجم بلورات الألماس المستخدمة، مما يحد من تطبيقاتها العملية.
“هندسة” الألماس: ابتكار ياباني يكسر الحواجز
في حين أنه كان يُنظر إلى حجم بلورات الألماس كعائق، تمكن فريق الباحثين من معهد طوكيو للعلوم (ISCT) من ابتكار حل غير مسبوق. فقد نجحوا في تطوير ركيزة ألماس واسعة المساحة تحتوي على مراكز شاغرة للنيتروجين (NV) على ركيزة غير ماسية.
لتحقيق ذلك، استخدم الباحثون تقنية النمو الفوقي المتغاير، وهي عملية معقدة تشبه وضع طبقة من الطوب على سطح مختلف، مع ضمان محاذاة مثالية. سمحت هذه التقنية بدمج مراكز NV داخل شبكة الألماس، وهي المسؤولة عن استشعار التغيرات الطفيفة في المجالات المغناطيسية. كما أنه، ولضمان التحكم الدقيق في التركيب البلوري، استخدم الفريق تقنية الترسيب الكيميائي للبخار (CVD) لترسيب أغشية الألماس.
بالإضافة إلى ذلك، قام الباحثون بإضافة طبقة ألماس بسمك 150 ميكرومتر تحتوي على مراكز NV، مما عزز قدرة المستشعر على رصد التغيرات المغناطيسية الدقيقة. ولتحسين الدقة بشكل أكبر، تمت إضافة آلية تصحيح الإمالة للتعويض عن أي اختلالات بسيطة في البلورة.
نتائج واعدة.. ومستقبل أكثر إشراقًا
أظهرت الاختبارات التي أجريت على المستشعر الجديد، باستخدام تقنية الرنين المغناطيسي المكتشف بصريًا (ODMR)، قدرته على قياس تيارات صغيرة تصل إلى 10 مللي أمبير بدقة عالية وعلى مدى فترات زمنية متفاوتة.
وفي تعليقها على هذا الإنجاز، قالت البروفيسورة موتسوكو هاتانو، إحدى الباحثات المشاركات في الدراسة: “إن القدرة على قياس التيارات بدقة مع تقليل التداخل تجعل هذا المستشعر مرشحًا واعدًا لمراقبة أنظمة البطاريات في السيارات الكهربائية، حيث تكون الدقة والموثوقية أمرًا بالغ الأهمية.”
ولا يقتصر طموح الفريق البحثي على هذا الإنجاز، بل يخططون لمواصلة العمل على زيادة كثافة مراكز NV في المستشعرات، بهدف تحقيق أداء أفضل. ومن المتوقع أن يساهم هذا البحث في تسريع وتيرة دمج تكنولوجيا الكم في صناعة السيارات الكهربائية على نطاق واسع.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: isct
