تطوير أغشية نانوية من أنابيب الكربون للتحكم في إشعاع التيراهيرتز في شبكات 6G

طوّر باحثون من معهد سكولكوفو للعلوم والتكنولوجيا (Skoltech) والمعهد الملكي للتكنولوجيا في السويد (KTH) طلاءً نانوياً مبتكراً من أنابيب الكربون، يُعد "طلاءً أسود" عالي الامتصاص لموجات التيراهيرتز (THz)، مما يعزز أداء شبكات الجيل السادس (6G) ويقلل التداخل الكهرومغناطيسي، مُحدثاً ثورة في اتصالات السرعات الفائقة والاتصالات اللاسلكية ، ويُعد هذا الابتكار خطوة مهمة نحو تحسين سرعة وكفاءة نقل البيانات اللاسلكية .

تعتمد هذه التقنية على طلاء قائم على أنابيب الكربون النانوية، بدلاً من كونه مكونًا تقليديًا داخل الأجهزة ، ويعمل هذا الطلاء بطريقة مشابهة لطلاء أسود عالي الامتصاص، حيث يقوم بحجب الإشعاع الكهرومغناطيسي في المناطق التي قد تؤثر سلبًا على الأداء، وقد نُشرت نتائج الدراسة في مجلة علمية مفتوحة الوصول، ما يعزز من مصداقية هذا الاكتشاف وأهميته العلمية.

تقع موجات التيراهيرتز بين الأشعة تحت الحمراء (المستخدمة في الرؤية الليلية) والموجات الدقيقة (الميكروويف) المستخدمة في تسخين الطعام. ويُنظر إلى هذا النطاق على أنه واعد جدا في تطوير: شبكات G6فائقة السرعة ، وتقنيات التصوير الطبي المتقدمة ، وأنظمة الاستشعار الحديثة ، ويتم تصنيع هذا الطلاء باستخدام تقنية الترسيب الكيميائي للبخار عبر الهباء الجوي، حيث يعمل على امتصاص موجات التيراهيرتز ومنع انتشارها في اتجاهات غير مرغوب فيها.

تتميز هذه التقنية بعزل الموجات داخل الممرات الموجية المصنوعة من السيليكون ، وتقليل التداخل بين الإشارات داخل الأجهزة ، وتحسين كفاءة نقل الإشارات ، وأظهرت التجارب أن الطبقات الأكثر سماكة من هذا الطلاء حققت مستويات امتصاص قياسية، حيث أصبحت الإشارات شبه غير قابلة للكشف حتى باستخدام أجهزة عالية الحساسية.

وقد اختبر الباحثون الطلاء بسماكات تتراوح بين 2 و53 نانومترا ، وقد أظهر الطلاء قدرة عالية جدا على امتصاص الإشعاع عند السماكات الأكبر، ما يجعله فعالًا بشكل استثنائي في التحكم بالموجات الكهرومغناطيسية ، مؤكدين أن هذه التقنية يمكن دمجها بسهولة في الدوائر الضوئية الحديثة، مما يجعلها مرشحة قوية لتطوير الجيل القادم من أجهزة اليتراهيرتز.

وتدخل أهمية هذا الابتكار فى مجالات أخرى مهمة، منها :

ــ الحماية الكهرومغناطيسية : يمكن استخدام الطلاء لعزل المباني أو الغرف من إشارات الاتصالات، مع السماح بمرور أطوال موجية محددة فقط. وقد يكون ذلك مفيدا في تصميم منشآت حساسة مثل السجون أو المراكز الأمنية.

ــ التطبيقات الطبية : مع تزايد الاهتمام باستخدام موجات التيراهيرتز كبديل أكثر أمانا من الأشعة السينية، تظهر الحاجة إلى تقنيات قادرة على: التحكم في تعرض الجسم للإشعاع ، وتركيز الفحص على مناطق محددة، وحماية الكوادر الطبية.

ويمثل الطلاء النانوي المصنوع من أنابيب الكربون خطوة متقدمة في مجال التحكم بالموجات الكهرومغناطيسية، مع إمكانات كبيرة لدعم تقنيات 6G وتسريع نقل البيانات ، كما أنه يفتح المجال أمام تطبيقات جديدة في الحماية الإلكترونية والطب، ما يجعله من أبرز الابتكارات الواعدة في المستقبل القريب.