رحِّب بالإنجاز الكهرومغناطيسي

صحيح أن هذه المقالة تتحدث عن نوع من الموجات الكهرومغناطيسية – لكن لا تقلق، فنحن لن نزوّدك بالكثير من المعلومات الفيزيائية. كل ما في الأمر أننا متحمسون جدًا لهذه التقنية الجديدة المذهلة التي طورها علماؤنا في اليابان والتي تولد موجات التيراهرتز وتنقلها عبر شريحة صغيرة من أشباه الموصلات. لذا، اسمح لنا بالتعبير عن حماسنا. ولو قليلاً.

وإذا لم تكن قد فكرت في هذا الأمر من قبل، فلنبدأ من الصفر. تحمل الموجة الكهرومغناطيسية الطاقة، وفي أثناء انتقالها عبر الفضاء، لا تحتاج إلى أي شيء مادي (مثل الهواء أو الماء) للمساعدة في ذلك. لكن لإضافة بعض التفاصيل قليلاً، هناك بعض الأنواع المختلفة من الموجات التي توجد على نطاق الطيف. ولكل نوع منها خصائص مختلفة، وهذا يعني أنها تصلح لاستخدامات متعددة.

على سبيل المثال، عند أحد طرفيها توجد موجات عالية الطاقة قد تجدها في أشياء مثل أجهزة الأشعة السينية. ويمكن أن تمر هذه الموجات عبر الجسم بسرعة عالية لتكوين صورة لما يوجد بداخله. وفي الطرف المقابل توجد موجات منخفضة الطاقة، وقد يتمثل ذلك في شيء مثل التلفزيون أو راديو FM قديم الطراز، حيث تنقل الموجات البث. ومن المهم معرفة أن هذا المقياس يتضمن أيضًا الاستخدامات غير الضارة، وصولاً إلى الموجات التي قد تنطوي على بعض المخاطر على البشر بسبب مستويات الإشعاع التي تحتويها.

تقع موجات التيراهرتز بين الأشعة تحت الحمراء (جهاز التحكم عن بُعد الخاص بالتلفزيون أو مستشعرات الحركة) والموجات المتناهية القصر (لا تحتاج إلى شرح!). ورغم أن هذا قد يبدو موقعًا غير ملحوظ إلى حد ما لكي تشغله، فإنه في الواقع يمثل المكان الرائع في الطيف الكهرومغناطيسي. ومن خلال الاستفادة من أفضل الخصائص المميزة لكل منهما، يمكن لموجات التيراهرتز أن تمر عبر المواد، مثل الموجات المتناهية القصر، ويمكنها في الوقت نفسه أن تحمل المعلومات، مثل موجات الأشعة تحت الحمراء. وهذا يجعلها مثالية لمهام التصوير والاتصالات التي لا تنطوي على التلامس الجسدي (مثل فحص القطع الأثرية الثمينة أو الإرسال اللاسلكي من الجيل السادس العالي السرعة). لكن هنا يكمن الجانب الرائع: إذا تم توجيه هذه الموجات إلى شخص أو جسم ما والتقطت الكاميرا الموجات المنعكسة أو المخترقة، فإنها يمكن أن تكوّن صورًا.

ولأنها يمكن أن تمر عبر المواد أو تمتصها المواد (من دون أي مخاطر علينا)، فإنها تنطوي على إمكانات لكل أنواع الأغراض المفيدة والمهمة. فكّر في عمليات التفتيش الأمنية التي تُجرى في الملاعب والمهرجانات، أو مراقبة الجودة لكل شيء بداية من السيارات وصولاً إلى الأدوية. لماذا؟ لأنه إذا كانت موجات التيراهرتز قادرة على اختراق الملابس من دون تعريض جسم الإنسان للإشعاع، فيمكن استخدامها بأمان في أجهزة مسح الجسم. ونظرًا إلى اختلاف أنواع المواد التي تمتص الموجات أو تعكسها بطرق مختلفة، يمكن استخدامها أيضًا لتحليل المواد والأجسام وتحديدها.

وبطبيعة الحال، هذه كلها أمور معروفة في الأوساط العلمية. ولكن الأمر المقبول أيضًا بشكل عام هو أن موجات التيراهرتز صعبة وتحتاج إلى الكثير من المساعدة لكي تصبح مفيدة. وهذا يعني أنها تحتاج إلى أجهزة لتوليدها وطريقة لتضخيم الموجات وهوائيات لتوجيهها ونقلها. وكان التحدي الكبير، حتى يتمكن العالم من جني فوائد موجات التيراهرتز، يتمثل في ابتكار طريقة صغيرة وفعالة لتنفيذ كل هذه الأمور في آن واحد.

لقد كان مطلبًا. مطلبًا كبيرًا. ولكن إذا كان هناك شيء واحد يسعى إليه علماء البحث والتطوير لدينا، فهو التحدي. وقد ركزوا اهتمامهم على عنصر واحد، وهذا ما جعلهم يقتربون من تحقيق إنجاز كبير. وقد أُطلق عليه اسم الصمام الثنائي النفقي الرنيني (RTD) الذي يتحكم ببساطة شديدة في تدفق التيارات الكهربائية. وكان يبشر بالكثير من الأمل كطريقة لإنشاء شريحة صغيرة من أشباه الموصلات تعمل في درجة حرارة الغرفة، ولكن كانت هناك بعض المشكلات المتعلقة بكمية الطاقة التي يمكن أن تنتجها ومدى كفاءتها.

نحن بالطبع، في منشأة البحث والتطوير الخاصة بنا نطور آلاف التقنيات الجديدة وفي النهاية نفوز بالجائزة الكبرى – مذبذب الصمام الثنائي النفقي الرنيني (لتوليد الموجات)، وهوائي تيراهرتز (للتحكم في اتجاهها)، وأجزاء من أشباه الموصلات (لاحتواء كل هذه "المكونات" حتى تعمل معًا). كان علماؤنا يشكّون في أنه باستخدام الكثير من الهوائيات معًا يمكنهم زيادة الطاقة، وكانوا على حق. فمن خلال تجميع 36 هوائيًا ضئيلاً بشكل مذهل على شريحة من أشباه الموصلات مقاس 8 مم × 10 مم، تمكنوا من تحقيق هذا الإنجاز الرائع: شريحة صغيرة جدًا قادرة على توليد موجات تيراهرتز قوية. لقد استغرق الأمر عشرين عامًا، لكنه كان يستحق الانتظار.

ماذا حدث بعد ذلك؟ تخيّل فريقًا متخصصًا من العلماء المذهلين الذين يعملون في أكثر شركات التصوير ابتكارًا في العالم، يعملون في غرفة باستخدام شريحة جديدة صغيرة جدًا وقوية بشكل رائع...

ولا يتطلب الأمر عبقريًا لمعرفة أنهم اخترعوا نموذجًا أوليًا لكاميرا تيراهرتز. فهي تلتقط موجات التيراهرتز باستخدام العدسات والمستشعرات، وقد أثبتوا بالفعل كيف تستطيع تقنية "التصوير بالتيراهرتز" اكتشاف الأشياء المخفية داخل ملابس الأشخاص من عدة أمتار. حتى أنهم استخدموها لاكتشاف الفرق بين أنواع السوائل (الأمر الذي قد يُحدث تغييرًا كبيرًا في المطارات وينطوي على آثار هائلة إذا استُخدم في الصناعة). وقد أثارت إمكاناتها الخاصة بعالم الجيل السادس وحدها قدرًا كبيرًا من الاهتمام.

لذا، هل يمكنك الآن معرفة سبب حماسنا الشديد؟ لأن هذه هي البداية فقط بالنسبة إلى عباقرة البحث والتطوير لدينا.

إذا كنت ترغب في التعرف بشكل أعمق على هذه التقنية المذهلة، فتوجه إلى Canon Global Technology، حيث ستجد شرحًا كاملاً لمصدر التيراهرتز الجديد لأشباه الموصلات.