أنشأ العلماء أرفع سلك معدني على الإطلاق بتقنية النانو من العنصر الكيميائي التيلوريوم (Tellurium) تبلغ سماكته حجم ذرة واحدة، ويقول الفريق المسؤول عن هذه الصناعة أن المادة هي أدق نظام أحادي البعد حتى الآن، والتقنية المستخدمة لجعل السماكة مماثلة لسماكة ذرة واحدة قد تؤدي إلى تطورات أخرى في علم المواد والإلكترونيات.

بالرغم من أن تركيب عناصر الجدول الدوري يشغل ثلاثة أبعاد من الفضاء، إلا أن قياسات مواد النانو مثل أسلاك النانو رفيعة التركيب تعتبر أحادية البعد، وذلك بسبب ترتيبها، دون عرض أو ارتفاع.

لبناء السلك أحادي البعد صنع الفريق (بقيادة باحثون من جامعة كامبردج البريطانية) سلك التيلوريوم بداخل أنبوب كربوني بتقنية النانو (اسطوانة مجوفة نحيفة جدًّا مصنوعة من ذرات الكربون)، ولا تستخدم هذه الأنابيب لحصر السلك الذري فحسب، بل توفر دعامةً للبعد الأحادي داخلها، فإحدى مشاكل إنشاء شكل أحادي البعد هي الثبات، وينجم عدم الاستقرار هذا عن تحرك الذرات المكونة له بذبذبات ثابتة فيفقد السلك شكله أو يتفكك، لذلك يمكن حل هذه المشكلة بتغليف المواد الكيميائية التي يجري العمل عليها، طالما أن المواد المغلِفة لا تظهر أية تأثيرات جانبية.

يقول عالم المواد باولو ميديروس (Paulo Medeiros): «عند العمل بهذه المواد المتناهية الصغر، توضع المادة المراد صنعها عادة على السطح، لكن المشكلة هي أن السطح يكون فعال جدًّا في هذه الحالات، إلا أن أنابيب الكربون خاملة كيميائيًّا، لذا سنتخلص من هذه المشكلة بمحاولتنا إنشاء مواد أحادية البعد».

صنع العلماء عند استخدام أنابيب الكربون بقطر يتراوح بين 0.7 الى 1.1 نانومتر أسلاك تيلوريوم أرفع بمقدار 10,000 مرة من شعر الإنسان، واكتشفوا أيضًا أن الخواص الكيميائية تتغير تبعًا لتراص ذرات التيلوريوم داخل هذه الأنابيب، ويعد عنصر التليلوريم من أشباه الفلزات وهذا يعني أنه يظهر خواص فلزية ولا فلزية معًا، ولكن عند تراصه داخل الأنابيب يظهر خواص فلزية أكثر من خواص أشباه النواقل، ومعرفة هذه الخواص قد تساعد العلماء في صنع مواد أحادية الأبعاد يستفاد منها في صناعة ترانزستورات أصغر من الموجودة حاليًا وقد تمكنهم من إبقاء قانون مور حيًّا (الذي تنبأ بأن عدد الترانزستورات في الرقائق الإلكترونية سيتضاعف كل عامين).

لا أحد يعرف مدى إمكانية حدوث هذا، ولكن احتراف الصناعة والتلاعب بالأسلاك أحادية البعد يمكن أن يحدث بغض النظر عن البحوث التي يجب إجراؤها في الوقت الحالي، حيث يقول ميديروس: «لقد بدأنا للتو بفهم الفيزياء والكيمياء الخاصة بهذه الأنظمة، وهنالك الكثير من الفيزياء الأساسية لنكتشفه».

  • ترجمة: أحمد علي جابر
  • تدقيق: داليا المتني
  • تحرير: طارق الشعر
  • المصدر