العلماء يجعلون الفضة تتوهج أقوى بـ77 مرة من أي وقت مضى!

في اكتشاف مذهل يفتح آفاقًا جديدة في عالم التكنولوجيا الضوئية، تمكن فريق بحثي ياباني من جعل الفضة تُصدر ضوءًا أقوى بـ77 مرة من المعتاد، فقط بإضافة ذرة فضة واحدة إلى بُنية دقيقة تُعرف باسم «العنقود النانوي».

أجرى الدراسة باحثون من جامعة توهوكو، وجامعة طوكيو للعلوم، ومعهد العلوم الجزيئية. النتيجة التي نشروها في مجلة **Journal of the American Chemical Society** تمثل نقلة نوعية في تصميم المواد الكهروضوئية وتقنيات الاستشعار الحديثة.

وهذا يربط بين الابتكار الكيميائي الذي يركز على الذرات الفردية والطموح العلمي لرفع كفاءة الإضاءة في المواد النانوية.

يعتمد مبدأ الاكتشاف على قياس ما يُعرف بـ«كفاءة الفوتولومينسنس» أو كمية الضوء المرئي المنبعثة مقارنة بالطاقة الممتصة. فعادةً ما تُظهر العناقيد الفضية الصغيرة كفاءة ضعيفة في إصدار الضوء، أي أن جزءًا كبيرًا من طاقتها يضيع دون إشعاع. غير أن إضافة ذرة فضة واحدة ساهمت في تقليل هذا الفقد، فزادت الكفاءة 77 ضعفًا عند درجة حرارة الغرفة.

ولفهم العلاقة بين البنية الذرية وخصائص الإضاءة، حضّر العلماء نوعين متقاربين من العناقيد؛ الأول مكوَّن من 78 ذرة فضة، والثاني من 79 ذرة. الفرق بينهما؟ ذرة واحدة فقط تمت إضافتها عبر تعديل بسيط في «الروابط العضوية» المحيطة بالعُقدة النانوية.

هذا الربط المجهري بين التصميم الكيميائي والدقة الذرية سلّط الضوء على قوة الهندسة الجزيئية في تحفيز الخصائص الإلكترونية الجديدة.

أوضح الفريق أن هذه الذرة الإضافية غيَّرت من توازن البنية السطحية للعنقود، ما جعلها أكثر «صلابة»، وهو ما قلَّل من المسارات غير المشعة التي تهدر الطاقة عادةً. كذلك ساعدت على «كسر التناظر» داخل البنية، وهي عملية تؤدي إلى تعزيز ما يسمى بمعدّلات الاضمحلال الإشعاعي، أي زيادة احتمالية انبعاث الضوء عند إثارة العُنقود. هذا التآزر بين زيادة الانبعاث وتقليل الفقد هو ما أنتج الأداء اللافت للعنقود المكوَّن من 79 ذرة.

وتُظهر هذه النتائج — بحسب المشرف على الدراسة، البروفيسور يوإيتشي نيغيشي — أول دليل واضح على أن تضمين ذرة فضة واحدة فقط، باختيار مصمَّم من الروابط الكيميائية، يمكن أن يغير كليًا خصائص اللمعان.

يتوقّع العلماء أن يفتح هذا التقدم المجال أمام تطوير أجهزة إضاءة أكثر كفاءة، وشاشات عرض من نوع OLED أكثر سطوعًا، وأنظمة تصوير حيوي تعتمد على عناقيد فضية مصغّرة. كما قد تُستخدم هذه المواد مستقبلاً في تحفيز التفاعلات الكيميائية باستخدام الضوء.

وهذا يربط مباشرة بين الاكتشاف الحالي ورؤية الباحثين لمستقبل تطبيقي يمتد من الإلكترونيات الدقيقة إلى الطب الحيوي والبيئة.

أثبتت الدراسة أن أحيانًا، لا تحتاج الثورة العلمية سوى إلى «ذرة واحدة». تلك الذرة الصغيرة كانت كفيلة بإعادة تعريف الكيفية التي يمكن أن تُصدر بها المادة ضوءًا، فاتحةً الباب أمام جيل جديد من المواد المضيئة فائقة الكفاءة التي قد تغيّر وجه التكنولوجيا الضوئية في السنوات المقبلة.