اختراق في الإلكترون الكمومي قد يدفع بأجهزة الكمبيوتر إلى سرعات غير مسبوقة

يتجه العلم بخطوات متسارعة نحو ما يمكن اعتباره النقلة الأضخم في تاريخ التكنولوجيا الحديثة، وذلك بعد أن كشف باحثون من **جامعة أوبورن** الأميركية عن تطويرهم فئة جديدة من المواد تمكّن العلماء من التحكم الدقيق بالإلكترونات الحرة، فاتحةً الباب أمام حواسيب أسرع من أي وقت مضى وعمليات تصنيع كيميائي أكثر كفاءة واستدامة.

في تصورٍ مستقبلي قريب، قد تصبح المصانع قادرة على ابتكار مركبات ومواد متقدمة بسرعة تفوق المعتاد وبتكاليف أقل، بينما تتحوّل أجهزة الحواسيب والذكاء الاصطناعي إلى أدوات تفكر وتتفاعل بقدرات مذهلة. هذا التحول يعتمد على فهم كيفية سلوك الإلكترونات داخل المواد، وهو تمامًا ما قدمته أبحاث أوبورن الجديدة، المنشورة في دورية **ACS Materials Letters**، إذ توصل العلماء إلى طريقة لتعديل تفاعل الإلكترونات المنطلقة بحرية داخل ما يُعرف بالمركّبات المعدنية الجزيئية المعزولة أو *solvated electron precursors*.

وهذا يربط بين الاكتشاف الجديد ومحاولات سابقة في عالم الكيمياء والفيزياء لفهم طبيعة الإلكترونات الحرة ودورها في تكوين المواد الإلكترونية.

الإلكترونات هي القلب النابض لأي نظام كيميائي أو تكنولوجي، فهي التي تنقل الطاقة وتشكل الروابط وتتحكم في التوصيل الكهربائي، مما يجعلها أساس التطور الصناعي والتكنولوجي. في أغلب المواد التقليدية، تكون هذه الجسيمات مقيدة بالذرات، لكن في فئة خاصة من المواد تُعرف بـ«الإلكتريدات» تصبح الإلكترونات حرة الحركة، وهو ما يتيح فرصًا غير مسبوقة لتطبيقات الحوسبة الكمية وتصميم المحفزات الكيميائية.

يقول الدكتور **إيفانغيلوس ميليوردوس**، أستاذ الكيمياء في جامعة أوبورن، إن القدرة على «ترويض الإلكترونات الحرة» تمثل خطوة نحو تصميم مواد بخصائص لم تعرفها الطبيعة من قبل. الفريق البحثي صمّم مواد أطلقوا عليها اسم **الإلكتريدات المثبتة على الأسطح**، حيث تُربط مجموعات الإلكترونات الحرة بأسطح صلبة مثل الألماس أو كربيد السيليكون، مما يمنح المادة استقرارًا طويل الأمد وقابلية للتحكم في خصائصها الإلكترونية.

وهذا يقود بدوره إلى إمكانيات واسعة تشمل تطوير شرائح كمومية صغيرة الحجم، إضافة إلى مواد محفزة تعيد تعريف عمليات الصناعة الكيميائية.

المرونة التي تمنحها هذه المواد الجديدة قد تمثل العمود الفقري للجيل القادم من الحواسيب الكمية، القادرة على حل مشكلات رياضية ومعادلات معقدة تفوق حدود الأجهزة التقليدية. كما يمكن أن تُحدث ثورة في مجال **المحفزات الصناعية** من خلال تسريع التفاعلات الكيميائية وإنتاج الوقود والأدوية بطريقة أكثر كفاءة وأقل كلفة.

ويؤكد الدكتور **مارسيلو كورودا** من قسم الفيزياء في أوبورن أن المجتمع العلمي بات يبحث عن مواد تتجاوز المفاهيم القديمة، موضحًا أن هذا العمل يفتح الطريق أمام استكشاف جديد لتفاعلات المادة والإلكترونات.

ومن هنا تأتي أهمية هذا المشروع في الجمع بين فيزياء الكم وكيمياء المواد في مسار واحد يربط العلم بالابتكار الصناعي.

كانت المواد الإلكتريدية سابقًا تواجه صعوبات في الثبات وصعوبة الإنتاج على نطاق واسع، لكن فريق أوبورن تمكن من تجاوز هذه العقبة من خلال تثبيتها على أسطح صلبة، ما أتاح بنية مستقرة قابلة للتطوير الصناعي. ويشير الدكتور **كونستانتين كليوكين**، أستاذ هندسة المواد، إلى أن هذا البحث يُعد «علمًا أساسياً لكنه ممهّد لتطبيقات عملية قد تغيّر طريقة التصنيع والحوسبة جذرياً».

ويبدو أن المشروع يشكل نموذجًا رائعًا للتعاون بين أقسام الكيمياء والفيزياء وهندسة المواد في الجامعة، ليؤكد أن التكامل بين التخصصات هو مفتاح المستقبل العلمي.

تمثل هذه الدراسة خطوة نوعية على طريق تغيير البنية المادية للتكنولوجيا كما نعرفها اليوم. فحين يتمكّن العلماء من التحكم في أصغر الجسيمات، تصبح الحدود بين الخيال والواقع أكثر ضبابية. ومن يدري؟ ربما في المستقبل القريب، بفضل هذه الإلكتريدات الجديدة، سنشهد ولادة حواسيب تفكر بسرعة الضوء ومصانع تُبدع في الابتكار كما تفعل الطبيعة نفسها.