SOSV تكشف عن 5 استخدامات مذهلة للبلازما: من رقائق الحاسوب إلى المركبات الفضائية

البلازما: الثورة القادمة في عالم التكنولوجيا من أشباه الموصلات إلى المركبات الفضائية

تقنية البلازما: كيف تحدث ثورة في مجالات التكنولوجيا الحديثة؟

ترى SOSV إمكانات هائلة في البلازما، لدرجة أنها تخطط للاستثمار في أكثر من 25 شركة ناشئة تعمل في مجال البلازما على مدار السنوات الخمس القادمة. بالإضافة إلى ذلك، تفتتح الشركة مختبر Hax جديداً بالشراكة مع هيئة التنمية الاقتصادية في ولاية نيوجيرسي ومختبر فيزياء البلازما في جامعة برينستون التابع لوزارة الطاقة الأمريكية.

الاندماج النووي: حجر الزاوية في استثمارات البلازما – دليل تقنية البلازما

يمثل الاندماج النووي مجالاً واضحاً للاستثمار في الشركات الناشئة العاملة في مجال البلازما. يعتمد هذا المصدر المحتمل للطاقة على ضغط الوقود حتى يتحول إلى بلازما كثيفة، لدرجة أن الذرات تبدأ في الاندماج، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة.

يقول دانكن تيرنر، الشريك العام في SOSV: "هناك الكثير من الإمكانات هنا. أفضل الأفكار لم تأتِ بعد لتحقيق إمكانات كبيرة في مجال الاندماج".

البلازما: أبعد من الاندماج النووي في تقنية البلازما

ومع ذلك، يرى تيرنر أن الاندماج النووي ليس سوى جزء صغير من الصورة الأكبر. فقد استثمرت الشركة بالفعل في شركتين، بما في ذلك Yplasma، التي تستخدم مشغلات البلازما لتبريد رقائق مراكز البيانات والتحكم في تدفق الهواء فوق شفرات التوربينات الهوائية.

تطبيقات البلازما في صناعة أشباه الموصلات

يمكن أن يؤدي إيجاد استخدامات جديدة للبلازما في تصنيع أشباه الموصلات، حيث تلعب هذه الحالة من المادة بالفعل دوراً مهماً، إلى فتح الباب أمام مواد وعمليات جديدة. تُعد صناعة أشباه الموصلات من الصناعات الأساسية في العصر الحديث، حيث تعتمد عليها جميع الأجهزة الإلكترونية تقريباً.

ما هي أشباه الموصلات؟

أشباه الموصلات هي مواد لها توصيلية كهربائية تقع بين الموصلات (مثل النحاس) والعوازل (مثل الزجاج). تسمح هذه الخاصية الفريدة بالتحكم في تدفق التيار الكهربائي، مما يجعلها ضرورية لصناعة الرقائق الدقيقة التي تشغل أجهزة الكمبيوتر والهواتف الذكية والأجهزة الإلكترونية الأخرى.

دور البلازما في صناعة أشباه الموصلات:

تلعب البلازما بالفعل دوراً حاسماً في تصنيع أشباه الموصلات. تُستخدم البلازما في عمليات النقش والتنظيف والترسيب.

• النقش بالبلازما: تستخدم البلازما لإزالة المواد من سطح الرقاقة، مما يسمح بإنشاء الأنماط الدقيقة التي تشكل الدوائر الإلكترونية.
• التنظيف بالبلازما: تستخدم البلازما لإزالة الشوائب والملوثات من سطح الرقاقة، مما يضمن جودة الرقاقة.
• الترسيب بالبلازما: تستخدم البلازما لترسيب طبقات رقيقة من المواد على سطح الرقاقة، مما يسمح بإنشاء طبقات عازلة وموصلة وشبه موصلة.

إمكانات البلازما المستقبلية في صناعة أشباه الموصلات:

يعتقد المستثمرون أن هناك إمكانات كبيرة لاستخدام البلازما في تطوير مواد وعمليات جديدة في صناعة أشباه الموصلات. على سبيل المثال، يمكن استخدام البلازما لإنشاء مواد جديدة ذات خصائص كهربائية أفضل، أو لتحسين كفاءة عمليات التصنيع.

البلازما في الفضاء: محركات الدفع المتطورة

يمكن للمركبات الفضائية أن تستفيد من محركات الدفع بالبلازما، والتي تتميز بكفاءة أعلى في استهلاك الوقود مقارنة بالمحركات التقليدية. تُعد كفاءة الوقود عاملاً حاسماً في استكشاف الفضاء، حيث يمكن أن يؤدي تحسين كفاءة الوقود إلى تقليل التكاليف وزيادة المسافات التي يمكن للمركبات الفضائية قطعها.

ما هي محركات الدفع بالبلازما؟

محركات الدفع بالبلازما هي نوع من محركات الدفع الكهربائية التي تستخدم البلازما لتوليد قوة الدفع. تعمل هذه المحركات عن طريق تسريع جزيئات البلازما إلى سرعات عالية، مما يؤدي إلى توليد قوة دفع.

مزايا محركات الدفع بالبلازما:

• كفاءة عالية في استهلاك الوقود: تتميز محركات الدفع بالبلازما بكفاءة أعلى في استهلاك الوقود مقارنة بالمحركات الكيميائية التقليدية. هذا يعني أنها يمكن أن تولد قوة دفع أكبر باستخدام كمية أقل من الوقود.
• عمر أطول: تتمتع محركات الدفع بالبلازما بعمر أطول من المحركات الكيميائية التقليدية، مما يقلل من الحاجة إلى الصيانة والاستبدال.
• المرونة: يمكن استخدام محركات الدفع بالبلازما في مجموعة متنوعة من المهام الفضائية، بما في ذلك الدفع في الفضاء العميق، وتعديل المدار، وتثبيت الأقمار الصناعية.

تطبيقات محركات الدفع بالبلازما:

• المركبات الفضائية: يمكن استخدام محركات الدفع بالبلازما لدفع المركبات الفضائية في الفضاء العميق، مما يسمح باستكشاف أبعد.
• الأقمار الصناعية: يمكن استخدام محركات الدفع بالبلازما لتعديل مدار الأقمار الصناعية، وتثبيتها في مداراتها.
• الرحلات بين الكواكب: يمكن استخدام محركات الدفع بالبلازما في الرحلات بين الكواكب، مما يقلل من وقت السفر والتكاليف.

البلازما: مفتاح لإنتاج مواد كيميائية جديدة

يمكن أن تفتح البلازما أيضاً طرقاً جديدة تماماً لتصنيع المواد الكيميائية، مثل الأمونيا للأسمدة أو الوقود من ثاني أكسيد الكربون. يمثل هذا تطوراً مهماً في مجال الكيمياء الصناعية، حيث يمكن أن يؤدي إلى إنتاج مواد أكثر كفاءة واستدامة.

الأمونيا والأسمدة:

الأمونيا هي مادة كيميائية أساسية تستخدم في إنتاج الأسمدة. تعتمد الزراعة الحديثة بشكل كبير على الأسمدة لزيادة إنتاج الغذاء. يمكن أن يساعد استخدام البلازما في إنتاج الأمونيا على تقليل التكاليف وتقليل التأثير البيئي لعملية الإنتاج.

الوقود من ثاني أكسيد الكربون:

يعد ثاني أكسيد الكربون من الغازات الدفيئة التي تساهم في تغير المناخ. يمكن أن يساعد استخدام البلازما في تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود على تقليل انبعاثات الغازات الدفيئة وتوفير مصدر جديد للطاقة.

نظرة عامة على البلازما: الحالة الرابعة للمادة

البلازما هي الحالة الرابعة للمادة، إلى جانب الصلبة والسائلة والغازية. تتكون البلازما من غاز مؤين يحتوي على أيونات وإلكترونات حرة. تتميز البلازما بدرجة حرارة عالية وتفاعلية للغاية.

خصائص البلازما:

• التوصيلية الكهربائية: تتمتع البلازما بتوصيلية كهربائية عالية، مما يسمح لها بالتفاعل مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية.
• درجة الحرارة العالية: يمكن أن تصل درجة حرارة البلازما إلى ملايين الدرجات المئوية.
• التفاعلية: البلازما شديدة التفاعلية، مما يجعلها مفيدة في العديد من التطبيقات الصناعية.

كيف تتكون البلازما؟

يمكن تكوين البلازما عن طريق تسخين الغاز إلى درجة حرارة عالية جداً، أو عن طريق تعريضه لمجال كهربائي قوي. عندما يتم تسخين الغاز أو تعريضه لمجال كهربائي، تفقد الذرات إلكتروناتها، مما يؤدي إلى تكوين أيونات وإلكترونات حرة.

أمثلة على البلازما:

• البرق: هو مثال طبيعي على البلازما.
• الشمس والنجوم: تتكون الشمس والنجوم بشكل أساسي من البلازما.
• أضواء النيون: تستخدم أضواء النيون البلازما لإنتاج الضوء.
• أجهزة التلفزيون البلازمية: تستخدم أجهزة التلفزيون البلازمية البلازما لعرض الصور.

مستقبل البلازما: فرص واعدة

يعتقد دانكن تيرنر أن هناك المئات من الشركات التي تعمل في مجال البلازما، وأن هناك إمكانات كبيرة لمزيد من النمو والابتكار. يمثل هذا المجال فرصة واعدة للمستثمرين والشركات الناشئة والباحثين على حد سواء.

التحديات التي تواجه البلازما:

• التكلفة: يمكن أن تكون تكلفة تطوير واستخدام تقنيات البلازما مرتفعة.
• التعقيد: يمكن أن تكون تقنيات البلازما معقدة، مما يتطلب مهارات وخبرات متخصصة.
• السلامة: قد تتطلب بعض تقنيات البلازما تدابير سلامة خاصة بسبب درجات الحرارة العالية والتفاعلية.

الفرص التي تتيحها البلازما:

• الطاقة: يمكن أن تساهم البلازما في تطوير مصادر طاقة جديدة، مثل الاندماج النووي.
• التصنيع: يمكن أن تساعد البلازما في تحسين كفاءة وجودة عمليات التصنيع.
• الفضاء: يمكن أن تساهم البلازما في تطوير محركات دفع أكثر كفاءة للمركبات الفضائية.
• البيئة: يمكن أن تساعد البلازما في تطوير تقنيات جديدة لمعالجة النفايات وتقليل التلوث.

الخلاصة: البلازما على أعتاب ثورة تكنولوجية

يبدو أن البلازما على وشك أن تحدث ثورة في عالم التكنولوجيا. مع استمرار المستثمرين في ضخ الأموال في هذا المجال، وظهور شركات ناشئة جديدة، والتقدم في البحث والتطوير، من المتوقع أن نشهد المزيد من الابتكارات والاكتشافات في السنوات القادمة. من أشباه الموصلات إلى المركبات الفضائية، من الطاقة إلى الكيمياء، تفتح البلازما آفاقاً جديدة للتغيير والتحسين. المستقبل يبدو مشرقاً للبلازما، ونحن على أعتاب حقبة جديدة من التكنولوجيا المتطورة.