المواد الخارقة.. قاطرة التقدم التكنولوجي

المواد الخارقة فرعٌ حديثٌ من علوم المواد، أخذ يستحوذ على اهتمام الباحثين والمهندسين، خاصة أولئك المهتمين بالأجهزة البصرية وتكنولوجيا النانو لأهميته القصوى.
ذلك أن كثيراً من المعلومات التي ترد إلينا من الموجات الكهرومغناطيسية كالضوء، والموجات الميكانيكية كالصوت، لا تلتقطها عدسات معظم الأجهزة المتوفرة وهوائياتها.
والمواد الخارقة تستطيع التلاعب بهذه الموجات والتحكم فيها لتتناسب مع خصائص التطور التقني الحالي والمستقبلي وحاجاته.
على هذا الأساس، من المتوقع أن تحدث ثورة في تحسين أداء كثير من الأجهزة الحالية، وتحفز ابتكار تقنيات جديدة على صُعُد عدة.

المواد الخارقة هي مواد اصطناعية لها خصائص وقدرات غير موجودة في المواد التقليدية، وتكتسب خصائصها من تصميمها المتقن وليس من تركيبها الكيميائي.
فشكلها وترتيب هيكلها وحجمها يجري تصميمه وإتقانه هندسياً على المستوى النانوي أو الميكروي، بحيث يكتسب خصائص فريدة تختلف عن الخصائص المتأصلة في المواد التقليدية بشكل كبير، ما يسمح بتحكم غير مسبوق في الموجات الكهرومغناطيسية والموجات الميكانيكية بطرق لم تكن ممكنة من قبل.
وتستند هندسة المواد الخارقة إلى عدد من العلوم والمجالات البحثية المختلفة، التي تعمل معاً لدراسة تلك المواد وتصميمها وتحقيق خصائصها الفريدة، كالهندسة الكهرومغناطيسية وفيزياء الجوامد التي تدرس خصائص المواد وتفاعلها مع الطاقة والموجات، وهندسة الموجات الصغرى (الميكروويف) لتحسين أداء الهوائيات وتحسين حساسية الاستشعار وتحقيق تطبيقات متعددة في مجال الاتصالات والرادارات، والكهروضوئيات، والضوئيات التقليدية، وعلوم النانو، وعلوم البصريات وغيرها الكثير.
– الأفاق المستقبلية للمواد الخارقة..
تتوقع الدراسات المستقبلية أن تؤدي المواد الخارقة دوراً مهماً في تطور الأجهزة الإلكترونية في المستقبل، ومنها: الشاشات المرنة، إذ يمكن استخدام المواد الخارقة في تطوير شاشات إلكترونية مرنة وقابلة للطي، ما يتيح استخدامها في أجهزة محمولة، مثل: الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية.
– الاتصالات البصرية ومعالجة البيانات.. يمكن استخدام المواد الخارقة لتطوير أجهزة بصرية مدمجة وفعالة، مثل: العدسات والأدلة الموجية والمرشحات، ما يتيح مزيداً من التقدم في مجال الاتصالات البصرية ومعالجة البيانات.
يمكن لكاميرا الهاتف الجوَّال المصنوعة من المواد الخارقة أن تنتج صوراً ذات جودة أفضل بكثير من أهم الكاميرات المتوفرة حالياً.
يمكن للمواد الخارقة الحرارية أن توفر تبريداً للمباني كما يفعل تكييف الهواء، إلا أنها أفضل بكثير؛ لأنها نظام سلبي لا يحتاج إلى طاقة.
– التخفي والحجب.. يمكن أن تستفيد تقنية التخفي من المواد الخارقة بالتلاعب في الموجات الكهرومغناطيسية، لجعل الأجسام غير مرئية، أو أقل قابلية للاكتشاف بواسطة الرادار.
– عزل الصوت..
يمكن استخدام المواد الخارقة لتقليل الضوضاء وعزل الصوت في المباني وأنظمة النقل، من خلال التحكم في تدفق الموجات الصوتية.
– المركبات ذاتية القيادة..
تستطيع المواد الخارقة أن تعزز أداء أنظمة الرادار المستخدمة في المركبات ذاتية القيادة، مما يتيح اكتشافاً أفضل للأشياء والملاحة بأمان.
– الجدران الذكية.. يمكن استخدام المواد الخارقة في تطوير جدران ذكية قادرة على تغيير لونها وتكوينها، بناءً على الظروف المحيطة.
يمكن أن تكون هذه الجدران مفيدة في توفير عزل حراري فعال، وتوفير تحكم أكبر في الإضاءة والتهوية.
– النقل الصوتي والحراري والكهربائي.. يمكن استخدام المواد الخارقة لدراسة الفيزياء الأساسية للنقل الصوتي والحراري والكهربائي في الأنظمة البيولوجية، بما في ذلك المحاكاة الحيوية والتنظيم الحراري في الحشرات والإشارات الكهربائية في النباتات والحيوانات.
– الإلكترونيات القابلة للارتداء القائمة على النسيج..
يمكن للمواد الخارقة أن تتيح تطوير الإلكترونيات القابلة للارتداء القائمة على النسيج، مما يسمح بالتكامل غير المحسوس للإلكترونيات مع جسم الإنسان.
– الدروع الإشعاعية.. يمكن استخدام المواد الخارقة في الملابس الطبية الخاصة بتطبيقات الأشعة، مما يؤدي إلى حماية العاملين في المجال الطبي من التعرض للإشعاع.
يمكن لاختبار الجلوكوز غير الجراحي القائم على المواد الخارقة، أن يجعل الجلد “شفافاً” لموجات الراديو (40 غيغا هرتز) من أجل قياس نسبة الجلوكوز في الدم للأشخاص المصابين بداء السكري