تم تطوير دراسة فتحت مسارات مستدامة جديدة من قبل المركز الوطني للبحوث في الطاقة والمواد (CNPEM)، بالشراكة مع PUC-RIO.
نجح البحث الذي أجراه مركز CNPEM بالشراكة مع PUC-RIO في التغلب على التحدي المتمثل في تصنيع القنوات الدقيقة ذات الموصلية الكهربائية العالية ويمهد الطريق لاستخدامها في الأجهزة الإلكترونية والكهروكيميائية.
تم التغلب على هذا التحدي التكنولوجي الكبير من قبل الباحثين ماثياس شتراوس وموريلو سانثياجو من المركز الوطني لبحوث الطاقة والمواد (CNPEM) بالتعاون مع عمر جينوبل باندولي من الجامعة البابوية الكاثوليكية في ريو دي جانيرو (PUC-Rio) وفرقهم الممولة من معهد سيرابيلهيرا والذين استخدموا البنية الطبيعية للخيزران.
وقد تم نشر العمل كمقالة في مجلة كيمياء المواد الشهيرة A، التابعة للجمعية الملكية للكيمياء.
اكتشاف
يحتوي الخيزران على عدد كبير من القنوات الدقيقة، بسمك خصلة شعر، وهي مصطفة بدقة. وقد حدد العلماء ما بين 40 و60 قناة دقيقة في كل سنتيمتر من جدار ساق الخيزران. تُشكل هذه القنوات الجهاز الوعائي للنبات، الذي يسمح بنقل الماء والمغذيات. هذه الشبكة من الأنابيب الدقيقة (الحزم الوعائية) ضرورية لنمو النبات بسرعة، وقد يصل نموها في بعض الأنواع إلى متر واحد أسبوعيًا.
بفضل استخدام معدات المجهر الإلكتروني المحسنة في المختبر الوطني لتكنولوجيا النانو (LNNano)، أصبح من الممكن رسم خريطة دقيقة للهيكل الكامل للخيزران وفتح إمكانيات لاستخدامها في بناء الدوائر الكهربائية والأجهزة الكهروكيميائية المتكاملة.
مزايا عظيمة
من أهم مزايا الخيزران في بناء هذه الدوائر الكهربائية التكلفة الباهظة وصعوبة استخدام الطرق الصناعية التقليدية لتصنيع هياكل دقيقة بهذا الترتيب والأبعاد الميكرومترية. الطبقة المعدنية رقيقة جدًا (10-15 ميكرومتر)، أي أصغر بعشر مرات تقريبًا من قطر القنوات، مما ينتج عنه مادة خفيفة الوزن وموصلة للغاية.
من المزايا المهمة والضرورية لاستخدام الخيزران إمكانية التوسع في إنتاج المنتجات التكنولوجية والمستدامة. وبما أن الخيزران ينمو بسرعة وسهولة كبيرتين في البلدان الاستوائية، فإن معظم الاقتصادات النامية قادرة على استغلاله. وتتمتع هذه التقنية الجديدة بميزة تنافسية في مجالات الطاقة والمواد الذكية والتعليم.