محمدرضا کریمی
مهندسان به یک سرگشتگی 80 ساله در عرصه فیزیک کوانتوم پایان داده اند و قدم در راه توسعه مواد جدیدی گذاشتند که می تواند دستگاه های الکترونیکی را کوچک تر و بهره وری انرژی در خودروها را بیشتر کند.
قضیه از این قرار است که محققان دانشگاه پرینستون با کار دوباره بر روی یک نظریه که اولین بار به وسیله فیزیکدانان دهه 1920 پیشنهاد شده بود، راه جدیدی را برای پیش بینی مشخصات یک ماده جدید، قبل از این که ساخته شود کشف کرده اند.
فرمول جدید به رایانه ها اجازه می دهد تا مشخصات یک ماده را بیش از 100 هزار برابر سریع تر از قبل مدل سازی کنند و دامنه مشخصاتی که دانشمندان می توانند مطالعه کنند را به طور وسیعی گسترش دهند.
معادلاتی که دانشمندان پیش از این مورد استفاده قرار می دادند کم بازده و ناکارا بود و نیروی زیادی صرف محاسبات می شد. به طوری که کارشناسان تنها به مدل سازی از چند صد اتم از یک ماده کامل محدود می شدند. اما اکثر مواد کامل نیستند. مشخصات مهم درواقع با نقص ها تعیین می شوند. شما برای فهم این نقص ها نیاز دارید تا به هزارها و یا ده ها هزار اتم نگاه کنید. به طوری که نقص هایی که وجود دارد را شامل شود.
با استفاده از معادله جدید دانشمندان توانستند یک میلیون اتم را مدل سازی کنند. به این ترتیب به مشخصات واقعی ماده نزدیک تر شدند. به این ترتیب دانشمندان چشم اندازی از این که مواد در دنیای واقعی چگونه رفتار می کنند، پیدا می کنند. آنها به این ترتیب به ابزاری برای پیشرفت دادن موادی که می توانند برای طراحی فناوری های جدید مورد استفاده قرار گیرند دست می یابند.
با پیشرفت به دست آمده می توان قاب خودروها را از آلیاژهای فلزی محکم تر و سبک تری ساخت. یا می توان ماشین آلاتی با امکان بهره وری بهتر از انرژی تولید کرد. همچنین امکان تولید دستگاه های الکترونیکی کوچک تر و پر سرعت تری، با استفاده از نانووایرهایی با قطر ده ها هزار برابر کوچک تر از یک تار موی انسان به وجود می آید.