إن ازدياد تطور التطبيقات التكنولوجية أدى إلى تعزيز الحاجة لوسائل تخزين بيانات ذات سعة أكبر. كثير من علماء هذا العصر قد نذروا أنفسهم لإيجاد حلول تسرع عجلة تطور التكنولوجي. لعل من أبرز الأسماء المصرية والعالمية في هذا المجال العالم الشاب ماهر القاضي، خريج جامعة القاهرة بدرجتي البكالوريوس والماجستير في الكيمياء، والحاصل على درجة الدكتوراة من جامعة كاليفورنيا الأمريكية. للتعرف أكثر عن الدكتور ماهر القاضي وإسهاماته في تطور الكترونيات التخزين، تابعوا معنا هذا المقال.
ماهر القاضي الكيميائي المصري يعمل حالياً كباحث في جامعة كاليفورنيا وكمحاضر في الكيمياء في جامعة القاهرة. لديه برائتي اختراع في المكثفات المتطورة المصغرة والعديد من المقالات والبحوث في مجال الكيمياء التطبيقية، التي أسهمت في تطوير صناعة المكثفات، البطاريات، الحساسات، الخلايا الشمسية والعديد من العناصر الالكترونية.
لعل أبرز أعماله، هو بحوثه المتعلقة بتطوير المكثفات المصغرة المتطورة المصنوعة من الغرافين. قام ماهر القاضي ومجموعة من زملائه في جامعة كاليفورنيا بتطوير تقنية تعتمد على ناسخة أٌقراص الـ DVD لتشكيل مكثفات متطورة فائقة الصغر مصنوعة من الغرافين. هذه المكثفة مصنوعة من من قالب عازل ذو سماكة ذرة واحدة من الغرافين (مبدأ المكثفة يقوم على ايجاد سطحين ناقلين بينهما طبقة عازلة). وبالتالي يمكن لهذه المكثفة الشحن والتفريغ خلال زمن سريع جدا. ما يميز هذه المكثفات انخفاض سهولة انتاجها. يمكن لمثل هذه المكثفات أن تؤدي لإنتاج جيل الجديد من أجهزة النبضات الكهربائية (أجهزة تنظيم دقات القلب)، حيث يمكن التمكن من سرعة ودقة إصدار النبضات بالإضافة لصغر حجم المكثفة.
يقول الدكتور المشرف على أبحاث ماهر: "إن دمج وحدات تخزين الطاقة مع الدوائر الالكترونية يمثل تحديا ويحد من تصغير النظام في كثير من الأحيان ... وذلك بسبب أن حجم مكونات تخزين الطاقة المطلوبة تتناقص بشكل بطئ [مقارنة مع غيرها من الالكترونيات]، ولايمكنها التماشي مع معظم تصاميم الدارات المتكاملة". وعن طرق تصنيع الدارات المتكاملة والمكثفات الفائقة المصغرة يعلق الدكتور ماهر القاضي بقوله: "طرق التصنيع التقليدية للمكثفات الفائقة المصغرة تحتاج إلى مجهود كبير في طباعة الرقائق الحجرية [ضمنا الغرافين]، وقد أثبتت عدم مناسبتها لإنتاج أجهزة ذات تكلفة منخفضة ... عوضا عن ذلك، تمكننا من استخدام أجهزة متوفرة للجميع كناسخة أقراص DVD لانتاج مكثفات فائقة مصغرة (مايكروية) مصنوعة من الغرافين. حيث تمكنا من انتاج حوالي 100 مكثف فائق مايكروي على قرص DVD واحد وخلال مدة 30 دقيقة وبالاعتماد على مواد غير مكلفة".



وعلى عكس التصماميم التقليدية للمكثفات، المعتمدة على عازل بين شريحتين ناقلتيين، قام القاضي وفريقه بطرح تصميم جديد. حيث وضعت الأقطاب جنبا إلى جنب بشكل أقرب ما يكون إلى الأصابع المتشابكة. والذي ساعد بدوره على زيادة سطح الالكترود (سطح المكثفة الناقل) . وفي نفس الوقت تقليل المسافة التي تعبرها الايونات بين القطبين. ونتيجة لذلك فإن هذه المكثفات المتطورة تملك سعات تخزين أعلى من نظيراتها المصممة بالطرق التقليدية.
من حيث آلية التصنيع فإن كل ما لزم ماهر القاضي هو تغطية شريحة بلاستيكية بالغرافين ثم اكستدتها باستخدام ليزر سواقة الحاسب. حيث تم استغلال الليزر في محرك الأقراص لوضع الأقطاب بوضعية الأصابع المتشابكة. وبما أن المكثف مصنوع من طبقة ذات سماكة ذرية (ذرة واحدة) فإنها أشبه ما يكون بالورق، مما يجعلها قابلة للطي واللف.



لمشاهدة نظرة ماهر القاضي ومشرفه عن هذا الاختراع يمكنك مشاهدة الفيديو التالي:



وفي الختام، نرى أن المخترع المصري ماهر القاضي قد يكون ممن سيغيرون شكل الحياة التي نعرفها (على الأقل في شحن الأجهزة الالكترونية) إلى الأبد. لعل هذا الاختراع سيقود ماهر القاضي إلى حصد جائزة نوبل وغيرها من الجوائز في المستقبل القريب. كي تكون حافزا للشباب العربي في استثمار طاقاتهم في البحث العلمي.

المصادر:
هنا
هنا

مصادر الصور:
هنا
هنا