Table of Contents
وقد ظهرت مواد التخدير الرئيسية كقوة تحولية في تصميم مرشحات ناشطة للخسائر من الدرجة الأولى، وهي مواد لا غنى عنها لدفع حدود أداء النظم الإلكترونية الحديثة، وخلافاً للمواد السلوكية التقليدية، فإن الموصلات الخارقة لا تظهر مقاومة كهربائية أقل من درجة حرجة، مما يتيح أجهزة تصفية نشطة تعمل بأقل قدر من تفرق الطاقة، وهذا الانخفاض الهائل في الخسائر يترجم مباشرة إلى عوامل ذات جودة أعلى (مجهزة للأجهزة التصنيع).
المؤسسات: القدرة على التفوق ودورها في الأفلام النشطة
ومن الضروري، تقديراً لتأثير المواد المحتوية على مرشحات نشطة، فهم ظاهرة الموصلات الخارقة، وعندما تتحول المواد إلى دولة مخطِّطة للغاية، فإنها تفقد على نحو مفاجئ جميع التدفقات القابلة للقياس والمقاومة للكهرباء دون فقدان الطاقة، وهذا يحدث تحت درجة حرارة حرجة حرجة سمية (Tc) وهي عتبة تتباين على نطاق واسع بين المواد، ويزيد من القيود على السلوكيات التي تُعدُّها.
إن هذه الرشيات المتطورة التي تتضمن عناصر مضاعفة لتشكل الاستجابة للترددات - فائدة أبعد من المكونات المصممة بشكل خارق، ويمكن أن تعمل الدائرة النشطة )التي تستند إلى شبه الموصلات( باستخدام طاقة أقل لأن عناصر الارتداد اللامعة اللامعة تمثل ردود فعل مثالية وغير قابلة للتلف، وهذا يتيح للمصممين تحقيق مقاومة شديدة الارتداد وتصاميم ضيقة النطاق مما يتطلبه
والفيزياء الأساسية التي تمكن هذا السلوك تشمل تكوين أزواج كهربائية مربوطين بكوبر تتحرك دون تفرق، وتؤثرات ميسنر التي تطرد الحقول المغناطيسية، والموصلات الفائقة التمرين، ولا سيما تلك التي تستند إلى أكسيد النحاس (التكبريتات)، وتظهر سلوكاً من النوع الثاني، مما يتيح لها الحفاظ على الكثافة العالية في وجود مقاييس معتدلة في الممتلكات المغناطيسية.
أحدث التطورات في المواد المؤثرة في إنتاج المواد
أما السعي إلى تحسين عملية التخصيب فيجري بسرعة، ففي حين أن الموصلات الخارقة التقليدية ذات التقلبات المنخفضة مثل النيوبيوم (TLc = 9.2 K) قد استخدمت منذ عقود في الأدوات العلمية، فإن الحاجة إلى مزيد من التبريد العملي قد دفعت الاهتمام بأجهزة التحلل السطحي العالية الحرارة التي تعمل فوق 77 كيلو متراً، وهي نقطة الغليان للنيتروجين السائلة (Yttrium barfis)
وفيما عدا منظمة " يبكو " ، فإن ديبورايد الماغنيسيوم (MgB2) قد اجتذب الاهتمام كبديل أبسط وأقل تكلفة، مع وجود مادة من طراز TC من طراز GgB2 تبلغ 39 K. MgB2 يمكن أن تنمو بواسطة رسم مبردات كيميائية مختلطة، ويوفر أداء ممتازا في نطاق يتراوح بين 5 و30 K، يمكن الوصول إليه من خلال أجهزة التبريد المدمجة ذات مقاس واحد.
وتمثل الموصلات الخارقة القائمة على الحديد (مثلاً، BFe2As2، Tc ng 38 K) حدوداً أخرى، وهذه المواد أقل تهويثاً من الكبريتات وتظهر قدراً أكبر من التسامح إزاء الحدود، وتبسّط اختلاق طيف كبير، وفي حين أن الأفلام القائمة على الحديد لا تزال في مرحلة البحث، فقد أظهرت قيماً واعدة لمقاومة سطحية في فترات الذروة تصل إلى 10 أشرطة من نوع GHz.
تقنيات التكاثر
ومن شأن الانتقال من مادة التخدير الخام إلى مرشات عملية نشطة أن يختلق بدقة، كما أن النمط التصويري لأفلام الإي بيكيو التي تتجاوز النسب 10:1 هو الآن أمر روتيني، مما يتيح لحام الشعر المدمج وأجهزة الرش ذات الازدحام الحالي الأدنى، كما أن عمليات التنظيف، مثل أجهزة التصعيد التي تستخدم في الترسبات الحرقية، قد حلت محل المئات الخردلية.
وثمة تقدم ملحوظ آخر هو استحداث مقاطعتين من طراز جوزيفسون ثنائي التحلل على أفلام منظمة التعاون العالمي، مما يتيح إمكانية التوحيد على الأقدام، ومن خلال إدراج جهاز للتدخل الكمي التابع للشركة (جهاز للتحكم في كمية المشغلات) كعامل، فإن الترددات المتردية من جهاز الترميز الآلي المشغل يمكن أن تُستخدم إلكترونيا على نطاق الترددات الترددية يتراوح بين 5 و 10 في المائة.
تطبيقات في النظم العليا
فالأداء الاستثنائي للمرشحات العاملة التي تعمل بالمحركات الفوقية قد فتح قدرات جديدة في عدة ميادين ذات مقتنيات عالية، وفي مجال الاتصالات، فإن الطلب المتزايد باستمرار على البيانات التي تُنتج بواسطة 5G و6G وما بعد المواقع التي تُطلب فيها بشدة على أجهزة استقبال محطات قاعدية، ويخلق وجود مرشّحات متعددة داخل طيف مزدحمة تدخلاً لا يمكن للمرشّحين التقليديين أن يرفضوا دون جودة الإشارة المهينة.
وفي نظم الرادار - وعلى وجه الخصوص تلك المستخدمة في الدفاع ومراقبة الحركة الجوية - فإن القدرة على كشف صدى الضعف في وجود مجموعة قوية أمر بالغ الأهمية، إذ أن التمرينات النشطة ذات التدفق الحاد للغاية )أقل من ٤٠ دروا لكل عرض من الترددات الترددية الجزائية بنسبة ١ في المائة( تسمح للمستقبلين بالرادار بالتمييز بين أهداف التقريبية وضجيج المعلومات الأساسية.
كمبيوتر الكمي
"وربما لا يتطلب أيّ تطبيق خسارة كبيرة" "بشكلٍ صارم" "بكمية الكم" "الكمّات الأساسية من المعلومات الكمية" "تُبقي على التناسق"
أجهزة الفلك والأجهزة العلمية الإذاعية
وتعتمد المرصدات الفلكية اللاسلكية، مثل مقياس التكليس الكبير/المتر الفرعي، على أجهزة استقبال ذات حساسية بالغة، لا بد أن تكتشف إشارات أضعف من الحد الأدنى من الضوضاء، وتُستخدم أجهزة التصفيف الضوئية المرئية على أساس أجهزة الكشف عن الموصلات الكنسية ذات الغرض المزدوج: وهي تعمل على تصفية الترددات وكشف الإشعاعات القادمة.
التحديات والاتجاهات المستقبلية
وعلى الرغم من التقدم الملحوظ، لا تزال هناك عقبات عديدة على طريق الانتشار الواسع، ويتمثل التحدي الأصيل في اشتراط التبريد، وحتى مواد HTS يجب أن تكون أقل من حوالي ٧٧ كيلو متراً، وأن تكون أكثر برودة في أفضل أداء، وفي حين أن هذه الوسائل يمكن أن تتحقق بحزمة من الرش أو الصبغات المبردة، فإن هذه الأجهزة لها عمر محدود، وتستهلك الطاقة )٢٠٠-٥( من أجل حمولة مبردة تتراوح بين ١ و٢ كيلو متراً( وكمياً.
كما أن هناك تحدياً ثان يتمثل في موثوقية المواد، إذ أن الأفلام الرقيقة التي تستخدمها هي منشطات مائلة ومعرضة للكسر تحت التقلب الحراري، وأن عدم التوافق في معامل التوسع الحراري بين منظمة الجمارك العالمية، والثباتات الفرعية التي تُعد على نحو ما هو عليه الحال (مثلاً، لال أو 3) قد يؤدي إلى إجهاد في الأداء بعد تكرار حدوث انخفاضات في مستويات الحرارة.
وتكلفة المواد عامل آخر، إذ أن أفلام المنظمة التي تزرع على مصانع الكريستال الواحدة باهظة التكلفة: يمكن أن تكلف مضخة قطرها 2 بوصة عدة مئات من الدولارات، كما أن هناك حاجة إلى عدة مواسير من أجل مرشح معقد، كما أن أساليب الترسيب الجديدة، مثل رسم خرائط الحل الكيميائي، توفر بديلا منخفض التكلفة، ولكنها لم تحقق بعد نفس نوعية إنتاج الفلم المحتوي على فراغ.
إن المجال يتجه نحو ارتفاع درجات حرارة التشغيل، فالإمكانية النظرية للتعلم فوق درجة حرارة الغرفة، التي طال السعي إليها، تظل مسألة مفتوحة، فالمطالبات الأخيرة المتعلقة بالتفوق في أداء الغرف في هضبة الكبريت في المناطق المحيطة بالمركبات الكربونية، لم تؤد بعد إلى أفلام عملية، ومع ذلك فإن أي اختراق يرتفع مستوى الاكتشافات التي تزيد على 200 كيلو متر، قد يؤدي إلى إحداث ثورة في صناعة التصفية الإلكترونية.
خاتمة
وقد أدى التقدم في المواد المحتوية على مواد مسببة للاختراق إلى تغيير جذري في ملامح الفقد النشطة، حيث يُقدم قياسات للأداء التي اعتُبرت غير قابلة للاستدامة منذ عقد من الزمن، ومن النمو الوبائي المحسن الذي تشهده المنظمة، ومن ظهور مركب ثنائي الفينيل متعدد البروم، كخيار فعال من حيث التكلفة، إلى تطوير مركبات قائمة على الحديد، وإلى معالجة متطورة للأجهزة ذات بصيرة متطورة، فإن عناصر الوصلات البناء لا تزال قائمة.
المراجع الخارجية: ]