1800x1200_visual_guide_to_stomach_ulcers_slideshow

تصيب قرحة المعدة وأمراضها الأخرى واحدًا من كل ثمانية أشخاص حول العالم، وللأسف العلاج التقليدي الشائع تعتريه بعض العيوب، لذلك يهدف العلماء حاليًا للوصول إلى طرق جديدة، مستخدمين تقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد لعلاج مثل هذه المشكلات، إذ توضع الخلايا الحية مباشرة داخل جسم الإنسان.

[caption id="attachment_92641" align="aligncenter" width="781"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سي-9.jpg"><img class="size-full wp-image-92641" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سي-9.jpg" alt="روبوت ميكروي مخصص للطباعة الحيوية يضع خلايا بشرية حية في طبق مخبري داخل نموذج شفاف للمعدة" width="781" height="491" /></a> روبوت ميكروي مخصص للطباعة الحيوية يضع خلايا بشرية حية في طبق مخبري داخل نموذج شفاف للمعدة[/caption]

وكما تستخدم الطابعات ثلاثية الأبعاد عدة طبقات من المواد للحصول على البنى المطلوبة، فإن الطابعات الحيوية تعطي خلايا حية لإنتاج النسج والأعضاء، وتشكل هذه التقنية حلمًا طويل الأمد لكثير من المسجلين على لوائح الانتظار للتبرع بالأعضاء، فوفقًا للشبكة المتحدة لمشاركة الأعضاء -وهي منظمة غير ربحية- يوجد أكثر من 70 ألف شخص على هذه القوائم في الولايات المتحدة الأمريكية، وستتيح لهم هذه الطريقة إمكانية الحصول على عضو مطبوع بيولوجيًا.

مع أن إنتاج قلب أو كلية -أكثر الأعضاء طلبًا- قد يتحقق في المستقبل، فإن الأهداف الحقيقية للطباعة الحيوية على المدى المنظور تشمل أهدافًا أكثر بساطة مثل ترقيع العظام، وستحتاج الأنسجة الحية المطبوعة خارج الجسم البشري إلى عملية جراحية لزراعتها، وستتضمن غالبًا إحداث شقوق كبيرة ما يزيد من خطر الإصابة بعدوى ويطيل مدة الشفاء.

ولكن، ماذا لو تمكن الأطباء من طباعة الأعضاء مباشرة داخل الجسم؟ تقوم الفكرة على استخدام تقنيات الإجراءات الجراحية الصغرى لإدخال أدوات الطباعة ثلاثية البعد إلى داخل أجسام المرضى عبر شقوق صغيرة لوضع النسج، ومن التطبيقات المحتملة للطباعة الحيوية ضمن الكائنات الحية إجراء شبكات جراحية للمساعدة في إصلاح الفتق ووضع رقع على المبايض لعلاج العقم.

[caption id="attachment_92640" align="aligncenter" width="684"]<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/بلا-3.jpg"><img class="size-full wp-image-92640" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/بلا-3.jpg" alt="المادة الهلامية المطبوعة بيولوجيًا ضمن طبق مخبري" width="684" height="567" /></a> المادة الهلامية المطبوعة بيولوجيًا ضمن طبق مخبري[/caption]

ركزت الكثير من أبحاث الطباعة الحيوية سابقًا على علاج البشرة وأنواع أخرى من النسج المكونة للسطح الخارجي للجسم، وذلك بسبب صعوبة الوصول للأعضاء المركزية الأخرى كالجهاز الهضمي، إذ تحتاج إلى معدات ضخمة إذا لم نرد القيام بجراحة واسعة النطاق.

في إطار الجهود المبذولة لعلاج أمراض المعدة للتقليل ما أمكن من التأثيرات على الأعضاء المحيطة بها، أراد مجموعة من العلماء في الصين أن يطوروا روبوتًا مصغرًا للطباعة الحيوية، ليصبح إدخاله إلى جسم الإنسان أسهل، ولهذا استخدموا التقنيات الحالية لإنشاء أجهزة إلكترونية مميزة، مثل النحل الميكانيكي أو الروبوتات المستوحاة من الصراصير، هذا ما قاله كبير مؤلفي الدراسة تاو سو، وهو مهندس بيولوجي في جامعة تسينغهوا في بكين.

يبلغ عرض الروبوت المصغر الناتج نحو 30 ملم فقط، أي أقل من نصف عرض بطاقة الائتمان ويمكن طيه ليصبح بطول 43 ملم، وفور دخوله لجسم المريض يكون في حالة الطي، ليتغير بعد ذلك ويصبح بطول 59 ملم، وتبدأ عملية الطباعة الحيوية.

يقول ديفيد هولزل الذي لم يشارك في هذا البحث وهو مهندس ميكانيكي في جامعة ولاية أوهايو الأمريكية: «أنشأ فريق الدراسة تقنيات ذكية تُمكّن الجهاز من الدخول إلى الجسم مضغوطًا لينفرد بعدها ويوفر مساحة عمل واسعة فور تجاوزه القيود بعد دخوله».

ركّب الباحثون الصينيون في تجاربهم الروبوت المصغر في منظار داخلي -أنبوب طويل يمكن إدخاله في فتحات جسدية- ونجحوا في تمريره عبر أنبوب منحنٍ إلى داخل نموذج بلاستيكي شفاف يمثل المعدة، ثم استخدموه لطباعة المواد الهلامية المجهزة ببطانة معدة بشرية وخلايا عضلات معدة -في هذه التجربة نُمِّيت هذه الخلايا في بيئة خاصة في مخبر خاص- على طبق مخبري، بقيت الخلايا المطبوعة قابلة للحياة وتكاثرت بثبات مدة 10 أيام.

يقول سو: «هذه الدراسة هي المحاولة الأولى للجمع بين الروبوتات الدقيقة والطباعة الحيوية مع بعضهما البعض».

يشير الباحثون إلى أن العلاجات السائدة لآفات المعدة تتضمن الأدوية التي تؤثر ببطء وليست فعالة كما يجب، وتعالج جراحة المنظار الجروح الصغيرة نسبيًا، وأما البخاخات التي توضع بالمنظار وتعمل عادة على إيقاف النزيف فهي لا تساعد كثيرًا في الالتئام الكامل للجروح الكبيرة.

يقول سو:«إن الهدف المرجو من الطباعة الحيوية في الجسم هو تحسين الطرق السابقة بترقيع وعلاج الآفات المعدية بهياكل حية بغية علاجها».

يقول سو:«بوسع الأبحاث المستقبلية أن تخفض عرض الروبوت الميكروي إلى 12 ملم إضافة لإمكانية تجهيزه بكاميرات وحساسات أخرى تساعده في أداء عمليات أكثر تعقيدًا»، ونشر مع مؤلف الدراسة الرئيسي وينشيانغ شاو من جامعة تشينغوا تفاصيل النتائج التي توصلوا إليها هذا الصيف في مجال التصنيع الحيوي.

لاحظ سو وزملاؤه أن المواد الهلامية التي استخدمت كحبر في الطباعة الحيوية بقيت مستقرة عندما كان الجو المحيط بها باردًا نسبيًا، بينما في درجة حرارة الجسم الطبيعية فقد كانت تلك المواد سائلة جدًا لتكوين البنى بالشكل المطلوب، إضافة لذلك فإن محلول كلوريد الكالسيوم الذي أضافه الباحثون للمساعدة في زيادة صلابة تلك المواد قد يلحق الضرر بجسم الإنسان، ومؤخرًا طور هولزل وبعض زملائه مادة هلامية أخرى قد تساعد في حل بعض المشكلات كالحفاظ على شكلها ضمن الحرارة الطبيعية للجسم البشري وزيادة صلابتها باستخدام الضوء المرئي.

وتعد عملية الربط الفعال بين الخلايا المطبوعة حيويًا والنسج والأعضاء الأصلية من أهم التحديات التي تواجهها عملية الطباعة الحيوية، واختبر هولزل وزملاؤه حلًا محتملًا من خلال محاولة التئام الثقوب في مواد متشابهة التركيب، بما في ذلك شرائح صدور الدجاج النيئة.

إذ أخرجوا أولًا مقبضًا صغيرًا من الحبر الحيوي من فوهة الطابعة ثلاثية الأبعاد ووضعوه ضمن الثقب، ما أدى إلى إنشاء ما يشبه مرساة يمكنها توصيل النسيج المثقوب بهيكل مطبوع حيويًا. ثم سحبوا الفوهة ببطء تاركين خلفهم خيطًا من المادة يمكنهم استخدامه لاحقًا لوضع المزيد من الخلايا على السطح الخارجي للنسيج.

يقول سو: «هذا العمل مفيد». ويضيف أن الاعتماد على هذه الأساليب سيساعد في زيادة تطوير الطباعة الحيوية في الجسم الحي.

يرى هولزل أن التكنولوجيا على الأرجح لن تكون قادرة على طباعة الأعضاء الحيوية المعقدة، وبدلاً من ذلك قد يكون مفيدًا زيادة العمليات الجراحية القياسية بهياكل مطبوعة متواضعة نسبيًا إذ يمكنها إطلاق الأدوية لتعزيز الشفاء أو منع العدوى، ويضيف: «توجد العديد من الفرص لمواد هندسة النسج التي لم تؤخذ بالحسبان حاليًا، لأنه لا يرغب أحد في إجراء جراحة للمريض لإيصال المادة».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=8600">انتاج قلب صناعي بواسطة الطابعة ثلاثية الابعاد</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=61655">ما هي الطباعة الحيوية ثلاثية الأبعاد ؟</a>

ترجمة: فاطمة أحمد

تدقيق: محمد حسان عجك

<a href="https://www.scientificamerican.com/article/3-d-printing-inside-the-body-could-patch-stomach-ulcers/">المصدر</a>

ترقيع قرحة المعدة داخل جسم الإنسان بواسطة الطابعة ثلاثية الأبعاد

data-breach-hero-1@2x

غالبًا سمعت مصطلح «اختراق البيانات» لكن ماذا يعني؟ يُعد العام الحالي 2020 أحد أكثر الأعوام جنونًا ورعبًا حتى الآن، بدأ بحرائق الغابات المدمرة في أستراليا، مرورًا بأسراب الزنابير القاتلة، وتفشي فيروس كورونا وغزو أسراب الجراد، والقائمة تطول. ماذا قد تحمل لنا هذه السنة من مصائب جديدة؟
<h2>إنها موجة من اختراق البيانات!</h2>
مع اجتياح فيروس كورونا لدول العالم ظهرت مشكلة جديدة لتضاف إلى قائمة مشكلات 2020: زيادة احتمالية سرقة البيانات الحساسة.

رغم معرفتنا بحدوث ذلك في كل مكان حولنا، قد لا نعرف ما هو اختراق البيانات بالضبط؟ نحن متيقنون أن لديك العديد من الأسئلة عن نشأة هذا المفهوم. إذا أردت الحصول على إجابة تابع قراءة هذا المقال.
<h2>اختراق البيانات</h2>
يحدث اختراق البيانات عادةً عندما يسرق معلومات حساسة أو يسربها فرد أو منظمة أو مجموعة من قراصنة المعلومات الذين يبحثون عنها، وقد تُسرب أي نوع من البيانات بالخطأ أو عمدًا.

من أمثلة تلك المعلومات:
<ul>
 	<li> تفاصيل بطاقات الائتمان.</li>
 	<li> أرقام الضمان الاجتماعي أو التأمين الوطني.</li>
 	<li> معلومات حول تاريخ الرعاية الصحية للفرد.</li>
 	<li> قوائم العملاء.</li>
 	<li> أسرار تجارية.</li>
</ul>
وسواءً كانت طبيعة المعلومات المسربة رسمية أو شخصية، فالعواقب قد تكون مدمرة؛ فقد تتعرض الشركات ليس لدعاوٍ قضائية مكلفة جدًا فحسب، بل لخسارة ولاء عملائها وثقتهم أيضًا، وقد يسبب انتهاك المعلومات الشخصية ضررًا نفسيًا شديدًا للضحايا وخسارة وظائفهم وعلاقاتهم الشخصية وغير ذلك.

إن اختراق المعلومات خطير في كل الأحوال، وله تأثير شديد في حياة المتضررين وسعادتهم، وهو من المسائل الخطيرة التي يحتاج المزيد من الناس إلى معرفتها.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سؤء-2.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-92918" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/سؤء-2.png" alt="ما هو اختراق البيانات - زيادة احتمالية سرقة البيانات الحساسة - كلمات المرور الضعيفة - سرقة الأموال من الحسابات المصرفية - مكافحة الفيروسات" width="646" height="363" /></a>
<h2>ما سبب اختراق البيانات؟</h2>
عند سماع مصطلح «اختراق البيانات» فإن أول ما يتبادر إلى الذهن غرفة مظلمة في مكان مجهول يقبع داخلها رجل مقنع يجلس خلف شاشة الحاسوب محاولًا اختراق نظامك.

يحدث اختراق البيانات لمجموعة من الأسباب بعضها عرضي وبعضها لأغراض خبيثة، سنتحدث بدايةً عن الأسباب العرضية ثم الأغراض الخبيثة.
<h2>أسباب اختراق البيانات العرضية:</h2>
<ul>
 	<li> نقص التدريب الكافي الذي تتطلبه بيئة العمل، ما يؤدي إلى تعامل الموظفين مع البيانات بطريقة خاطئة.</li>
 	<li> مثلًا، استخدام موظف حاسوب أحد زملائه للوصول إلى معلومات الشركة الحساسة بالخطأ.</li>
 	<li> فقْد جهاز يحتوي على معلومات حساسة.</li>
</ul>
<h2>أسباب عمليات الاختراق الخبيثة للبيانات:</h2>
<ul>
 	<li> كلمات المرور الضعيفة.</li>
 	<li> انتهاء صلاحية أنظمة الأمان.</li>
 	<li> تثبيت البرمجيات الخبيثة على الحاسوب.</li>
 	<li>استخدام شبكة غير آمنة.</li>
 	<li> وصول ومشاركة موظف خبيث الأغراض لبيانات الشركة الحساسة.</li>
 	<li> أجهزة المنزل الذكية.</li>
 	<li> تطور التكنولوجيا بوتيرة أسرع من قدرة وسائل حماية البيانات.</li>
 	<li> سرقة الأجهزة.</li>
 	<li> الروابط غير الآمنة التي تصل في رسائل الاحتيال، عبر البريد الإلكتروني أو الرسائل النصية.</li>
</ul>
<h2>لماذا يزيد فيروس كورونا عمليات اختراق البيانات؟</h2>
منذ بداية تفشي فيروس كورونا اضطر عدد كبير من الأشخاص لمزاولة أعمالهم ووظائفهم من المنزل، ما أدى إلى المزيد من تهديدات الأمن السيبراني حسب بعض الإحصائيات المقلقة.

ويعود ذلك لكثير من الأسباب، لكن الانتقال السريع للموظفين من العمل في مكاتبهم إلى المنازل من الأسباب الرئيسية، ويعني ذلك أن الشركات لم تستطع تأمين الوسائل والأنظمة والبنى التحتية المناسبة لحماية بياناتها الحساسة.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Data-Breach.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-92917" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/Data-Breach.jpg" alt="" width="680" height="400" /></a>
<h2>ما الضرر الذي قد يحدثه اختراق البيانات؟</h2>
تُسبب عمليات اختراق البيانات الكثير من المشكلات للمتضررين، ولا يعتمد ذلك على كون المتضرر شركةً أو فردًا، فكلاهما سيتأثر سلبًا وبطرق مختلفة، وقد تتضمن التداعيات المحتملة ما يلي:
<h2>اختراق البيانات الشخصية</h2>
قد يكون تأثير مثل هذه الاختراقات مدمرًا حقًا للأفراد، الذين يحصلون على قليل من الاهتمام غالبًا، ويُحتمل تأثرهم بمثل هذه الاختراقات. بدايةً، الحصول على معلومات شخصية مسروقة قد يؤدي إلى سرقة الهوية، ما يؤدي إلى انخفاض درجة الائتمان وسرقة الأموال من الحسابات المصرفية، ما يسبب دمارًا ماليًا كليًا للبعض.

أما حال تسريب معلومات أو صور شخصية، ما قد يكون أمرًا محرجًا للغاية للبعض، فقد يسبب إنهاء العلاقات أو فقدان الوظائف على المدى البعيد، ومن التداعيات المحتملة إصابة الفرد المتضرر بمتاعب نفسية.
<h2>اختراق بيانات الشركات</h2>
إذا تعرضت شركة ما لاختراق بياناتها، بسبب برمجيات خبيثة أو خطأ أحد موظفيها فعواقب ذلك قد تكون جدية وخطيرة، ولعل التعرض للدعاوى القضائية هو من أكثر تلك العواقب احتمالية، ما يؤدي إلى إغراق الشركة بالديون.

حال تعرض شركة ما لاختراق معلومات وبيانات حساسة ولم تتخذ أي إجراء حيال الأمر، فإن ذلك سيؤثر في ولاء زبائنها، وقد يكون للاختراق تأثيرات غير مباشرة في المبيعات على المدى البعيد، ما سيسبب المزيد من المشكلات المالية.
<h2>كيف يمكن منع اختراق البيانات؟</h2>
هذه التأثيرات حقًا مخيفة، لذلك أنا على يقين بأنك تتساءل كيف يمكن تجنب هذا المصير المدمر. إليك عدد من النصائح التي قد تساعد على حمايتك وحماية أعمالك من التهديدات الإلكترونية:
<ul>
 	<li> استخدام كلمات سر آمنة.</li>
 	<li> تفعيل التحقق متعدد العوامل (MFA) لجميع عمليات تسجيل الدخول، وهو طريقة تصديق تتطلب وسيلتين أو أكثر من عوامل التحقق -ككلمات المرور أو بصمة الإصبع- للسماح ببلوغ المصدر، كتطبيق ما أو حساب على أحد المواقع.</li>
 	<li> التعرف على رسائل البريد الإلكتروني خبيثة المحتوى.</li>
 	<li> تدريب الموظفين على كيفية التعامل مع المعلومات الحساسة.</li>
 	<li> المراقبة المنتظمة لجميع حساباتك لتجنب أي نشاط مشبوه.</li>
 	<li> حال ملاحظة أي نشاط مشبوه، يجب الاتصال بالجهة أو المنظمة المناسبة.</li>
 	<li> استخدام خدمات شركة PayPal عند سداد الأموال لجهات غير معروفة.</li>
 	<li> الحفاظ على عمليات المشاركة على الإنترنت في الحد الأدنى.</li>
 	<li> تحديث الأجهزة بانتظام.</li>
 	<li> استخدام برامج مكافحة الفيروسات.</li>
 	<li> استخدام عناوين URLS آمنة عند التصفح عبر الإنترنت، أي التي تبدأ بـ https وليس http.</li>
 	<li> تثبيت برنامج VPN والتحقق من اتصال جميع الموظفين.</li>
 	<li> التخلص من وثائق العمل الحساسة بطريقة سليمة.</li>
 	<li> توفير حواسيب خاصة بعمل الشركة للموظفين.</li>
</ul>
<h2>ماذا أفعل حال حدوث اختراق للبيانات؟</h2>
بوصفك عميلًا فإنك تضع ثقتك في المؤسسات أو الشركات التي استثمرت أموالك فيها، وتريد التحقق من أن معلوماتك الشخصية آمنة، سواء كان ذلك في نظام الرعاية الصحية أو الحكومة أو متجر تجزئة. لكن ماذا سيحدث إن لم تكن بأمان؟

حال أصبحت معلوماتك الشخصية أو المتعلقة بالعمل مكشوفة لأشخاص لا يحق لهم الوصول إليها، فيحق لك المطالبة بتعويض، ولا يشمل هذا التعويض المادي فقط بل يتضمن تلقي اعتذار من الأطراف المعنية.

من المهم للغاية الحصول على محامٍ يستطيع التعامل مع حوادث اختراق البيانات وتحديدًا من يمتلكون أجندة شخصية، فرغم كون اختراق البيانات في الشركات أمرًا خطيرًا، فاختراق البيانات الشخصية قد يكون له جانب عاطفي.

ربما قيل إنك عندما تشكو انتهاك بياناتك قد لا تتلقى الاعتذار الذي ترغب فيه، لكنك قد تحصل على بعض المساعدة المالية التي تحتاج إليها للتعامل مع تداعيات الأمر، فسواء كان التعويض لفقدان عمل أو أصدقاء أو علاقات شخصية، فقد يساعدك على إصلاح الأمور.

لذا إذا شعرت أنك وقعت ضحية عملية اختراق إلكتروني فلا تتردد في الاتصال بمحامٍ متخصص بهذا الشأن لمساعدتك على تعويض الضرر.
<h2>لا تبق متأخرًا</h2>
في النهاية لا بد من الإشارة إلى أن تجنب اختراق البيانات ممكن إلى حد بعيد؛ فالأمر يتطلب البقاء على اطلاع دائم بأحدث طرق الاحتيال والبرمجيات الموجودة والتدريب الدائم على التعامل معها، وبذلك تضمن أنك وجميع موظفيك على معرفة بالوسائل اللازمة للوقاية من تلك الهجمات.

مع استمرار تطور التكنولوجيا من الصعب معرفة كل شيء، لكن بقراءة آخر المستجدات عن هذه المشكلة وتنفيذ النصائح السابقة فأنت على الطريق الصحيح لحماية نفسك.

لا تبق متأخرًا، فأنت قادر على تجنب أي نشاط خبيث وتخطيه.

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=90945">لماذا يجب أن تهتم الشركات بالأمن السيبراني؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=88415">وظائف المستقبل: تخصص الأمن الإلكتروني</a>

ترجمة: فاطمة طاهر أحمد

تدقيق: أكرم محيي الدين

<a href="https://www.techradar.com/news/what-is-a-data-breach?fbclid=IwAR3SMBOPqXmbpD8XYAGm78P_wed2LG4btyVG2IVDv1_v0sQbAOGAdCBVy1g">المصدر</a>

ما هو اختراق البيانات؟

b37f00ba27cb1d4b1060bb4b3eb41c9e

كم من الوقت تسمح بذلة الفضاء لرائد الفضاء بالبقاء على قيد الحياة في الفضاء المفتوح؟

f654a1fb-cb13-4a38-be94-521d465611f9

تقدم تقنية الألواح الشمسية فرصةً ممتازةً لتشجيع الناس على ترك استخدام الطاقة الكهربية المولَّدة من حرق الفحم الحجري، فقد توصل العلماء لابتكار جديد يضاعف كمية الضوء الذي تلتقطه الخلايا الشمسية التقليدية.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/شثب.png"><img class="aligncenter size-full wp-image-93767" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/شثب.png" alt="" width="1016" height="411" /></a>

كشفت دراسة جديدة أجراها فريق من علماء المملكة المتحدة والبرتغال والبرازيل أن حفر نمط سطحي من الخطوط المحززة متساوية البعد والمتوازية على الخلايا الشمسية يساعد على زيادة التيار الكهربي المتولد باستخدام السيلكون البلوري بنسبة 125%.

يقول الباحث في مجال الخلايا الكهروضوئية كريستيان شوستر من جامعة يورك: «وجدنا حيلةً بسيطةً لتعزيز امتصاص الخلايا الشمسية الرقيقة. تظهر أبحاثنا أن فكرتنا في الواقع تنافس أفكارًا أخرى لتصميمات أعقد لتحسين امتصاص الضوء، إذ يمكن امتصاص كمية أكبر من الضوء في عمق الجزء المستوي، وكمية أقل من الضوء قرب سطح البنية ذاتها».

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/شسبصي.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-93766" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/شسبصي.jpg" alt="" width="501" height="357" /></a>

وفقًا للفريق، حتى الآن لم تُنتج المحاولات المشابهة باستخدام تصميمات محززة شبكية أبسط إلا مكاسب ضئيلةً في امتصاص ضوء الشمس، ما أدى إلى المزيد من التعديلات الهيكلية الأعقد نظريًا، ناهيك بجميع أنواع التصميمات البديلة القائمة على الطاقة الشمسية مثل الألواح الشمسية المضادة -التي تستطيع العمل ليلًا، وطحالب تجميع الضوء، والخلايا الشمسية الشفافة.

يقدم كل اكتشاف تطويرًا نهضويًا نحو عالم أقل اعتمادًا على الوقود الحجري -لنتوقف عن استخدامه في النهاية، وفقًا لشوستر وفريقه، حتى التعديلات البسيطة للغاية على تقنية الخلايا الشمسية الحالية قد تزيد كثيرًا من قدرتنا على الحصول على الطاقة المطلوبة من الشمس.

بدلًا من البحث عن تصميمات هيكلية جديدة تعتمد على أنسجة طبيعية أو خوارزميات حسابية، ركز الباحثون على تحديد الاعتبارات النظرية الأساسية للتوصل إلى نمط محسن لتَشتت ضوء الشمس وانحرافه، إذ يهدفون إلى صنع خلايا شمسية قادرة على امتصاص أكبر قدر ممكن الطاقة عبر التقاط المزيد من ضوء الشمس، والعمل على تقليل انعكاسات الخلايا ذاتها.

تقترح النماذج التي صممها الفريق بأن هذه الخطوط الشبكية المحززة المرتبة بطريقة دورية بسيطة وفق بنية شبه عشوائية ستحسن الأداء في «المجال الضوئي»، وهو المنطقة الموجودة ضمن بنية فوتونية حيث يُرتَّب عنصر الانكسار الأساسي دوريًا وفقًا لتصميم أحادي البعد.

أجرى الفريق في إحدى التجارب محاكاةً لأداء المجال الضوئي بنمط رقعة الداما المصنوع من لوح السيليكون البلوري بسُمك ميكرومتر واحد فقط -يُعد أرق بأضعاف عدة من خيط نسيج شبكة العنكبوت، ثم قارنوا الأداء بأنواع أخرى من تصميمات الخلايا الشمسية متضمنةً خليةً مستويةً عاديةً وأخرى ذات خطوط شبكية أفقية أو خطوط متقاطعة وغيرها.

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/يسر-2.jpg"><img class="aligncenter size-full wp-image-93765" src="https://www.ibelieveinsci.com/wp-content/uploads/يسر-2.jpg" alt="تحسين امتصاص الضوء بنسبة 125% في الألواح الشمسية باستخدام نقش بسيط - ترك استخدام الطاقة الكهربية المولدة من حرق الفحم الحجري" width="1365" height="465" /></a>

اقترحت النتائج أن لوحة الداما ذات التدوير العشوائي المتناوب لوحداتها المتكررة تُنتج تيارًا أكثر من أي خلايا منافسة، إذ تولد نحو 125% مقارنةً بما قد تنتجه الخلايا الشمسية التقليدية التي لا تحوي تصميم الخطوط الشبكية.

أوضح الفريق أنه من السهل الحصول على تصميم رقعة الداما عمليًا لبساطته، إذ يعد أمتن من أنماط الخلايا الشمسية ذات البنى النانوية الأعقد.

يقول شوستر: «تلبي قواعد تصميمنا جميع الجوانب اللازمة لحجز الضوء ضمن الخلايا الشمسية، ممهدةً بذلك الطريق للحصول على بنًى بسيطة وعملية وذات خواص انكسارية مميزة، مع تأثير محتمل يتجاوز التطبيقات الضوئية. يقدم هذا التصميم احتمالات أكبر لدمج الخلايا الشمسية ضمن تجهيزات رقيقة مرنة، وبذلك نحصل على فرص أكثر لاستخدام الطاقة الشمسية في المزيد من المنتجات».

ينوه الباحثون بأن النتائج النموذجية التي توصلوا إليها من دراستهم النظرية قد تكون أقل إثارةً للإعجاب خلال التطبيق العملي، إذ تتقيد إجراءات التصنيع بمواد محددة تُستخدم لتصنيع الخلايا وتغليفها، إضافةً إلى تأثير تغيير عمق حفر الألواح أو حجمها.

مع ذلك يشير فريق العلماء إلى أن مبادئ التصميم قد تؤدي إلى تأثيرات إيجابية في تصميمات الخلايا الشمسية، وكذلك في المجالات المعتمدة على التوابع الفيزيائية المعطلة لانحراف الضوء، مثل: دروع الضوضاء الصوتية، وألواح مقاومة الرياح، والأسطح المانعة للانزلاق وغيرها.

يرى الفريق أن تصنيع مثل تلك الخلايا الشمسية الرقيقة المزودة بتصميم رقعة الداما قد يضاعف فعالية استخدام الموارد المطلوبة لتصنيع الخلايا 10 أضعاف.

يقول شوستر: «مبدئيًا سنتمكن من استخدام 10 أضعاف الطاقة الشمسية بنفس الكمية من المادة الممتصة. إذ تحقق الخلايا الشمسية الأرقّ بعشرة أضعاف انتشارًا أسرع للخلايا الكهروضوئية، وزيادة إنتاج الكهرباء ذات المصدر الشمسي، وتقليلًا كبيرًا لانبعاثات الكربون».

<strong>اقرأ أيضًا:</strong>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=86568">ما سبب محدودية كفاءة الألواح الشمسية ؟</a>

<a href="https://www.ibelieveinsci.com/?p=75970">لماذا تُصنع الألواح الشمسية التابعة لمحطة الفضاء العالمية من الذهب؟</a>

ترجمة: فاطمة طاهر أحمد

تدقيق: راما الهريسي

مراجعة: أكرم محيي الدين

<a href="https://www.sciencealert.com/checkerboard-design-for-solar-panels-boosts-light-absorption-by-125-study-shows?fbclid=IwAR0v_qKGCOPOZdhZOKfrSSzOl_NWJbUJtraAbbHmlqiA7pXREgBrKE49IpY">المصدر</a>

فاطمة طاهر أحمد

الأعمال

ترقيع قرحة المعدة داخل جسم الإنسان بواسطة الطابعة ثلاثية الأبعاد

ما هو اختراق البيانات؟

كم من الوقت تسمح بذلة الفضاء لرائد الفضاء بالبقاء على قيد الحياة في الفضاء المفتوح؟

تحسين امتصاص الضوء بنسبة 125% في الألواح الشمسية باستخدام نقش بسيط