مادة بلورية تنتج الطاقة من الشمس والحرارة والحركة

إن عبارة "ثلاثة بواحد" تبدو مألوفةً بالنسبة لنا، حيث شاع استخدامها لأول مرة في آسيا من خلال مشروب القهوة الفورية. بدلاً من إضافة السكر والكريمة (القشدة) بعد إعدادها، فقط قم بوضع المكونات الثلاث في المغلف نفسه، لتعد بذلك مشروباً جاهزاً للتحضير. واليوم، اكتشف باحثون من جامعة أولو في فنلندا المادة التي تحقق مبدأ "ثلاثة بواحد" للطاقة المتجددة، إن جاز التعبير. تستطيع هذه المادة لوحدها استخراج الطاقة من ثلاثة من أكثر مصادر الطاقة المتجددة المتاحة لدينا في الوقت نفسه، وهي: أشعة الشمس، الحرارة، والحركة

. تنتمي هذه المادة إلى عائلة المعادن ذات البنية البلورية بيروفسكايت. والبيروفسكايت هي مواد فيروكهربائية (مواد عازلة كهربائياً تمتلك استقطابا ذاتياً)، ذلك يعني أنها مليئةٌ بثنائيات الأقطاب الكهربائية الصغيرة المماثلة للإبر الصغيرة في البوصلة المغناطيسية. وفقاً لذلك، عندما تتعرض المواد الفيروكهربائية لتغيرات في درجات الحرارة، تفقد ثنائيات الأقطاب ترتيبها وتحرّض تياراً كهربائياً. تتراكم الشحنة الكهربائية أيضاً وفقاً للاتجاه الذي تشير إليه ثنائيات الأقطاب. وعندما تتشوه المادة تقوم مناطق محددة منها بجذب أو دفع الشحنات، وهذا بدوره يولِّد تياراً كهربائياً.
بعض المواد من عائلة بيروفسكايت لديها القدرة على توليد واحد أو اثنين من أشكال الطاقة، لكنها تولّد شكلاً واحداً فقط في الوقت نفسه. إلا أنه وفقاً ليانج باي وزملائه من الباحثين في جامعة أولو، الذين نشروا بحثهم في مجلة رسائل الفيزياء التطبيقية Applied Physical Letters، فإن نوعاً معيناً من عائلة بيروفسكايت ويسمىKBNNO قادرٌ على إنتاج عدة أشكال من أشكال الطاقة في آن واحد.
زوّد أجهزتك بالكهرباء
يرى الباحثون أن المادة KBNNO جيدة للغاية في توليد الكهرباء من الحرارة والضغط، لكنها بحاجة إلى التعديل لتحسين خواصها الكهرحرارية والكهرضغطية. يقول باي: "من الممكن ضبط جميع هذه الخواص إلى الحد الأقصى". يستكشف فريقه حالياً نسخةً محسّنة من المادة عن طريق تحضير المادة KBNNO مع الصوديوم. ويخطط الفريق للعمل على نموذج أولي لجهاز يمكنه إنتاج عدة أشكال من الطاقة. من خلال آلية تصنيع بسيطة إلى حدٍّ ما، يمكننا توقع تسويق الجهاز في غضون بضع سنوات.
في حين يزداد تطور الأدوات والتجهيزات من حولنا بشكل عام، هنالك تقانة وحيدة يبدو أنها لا تتأثر بهذه القاعدة: وهي البطاريات. فهي لم تتغير كثيراً في الواقع - يمكنك أن تتوضح من ذلك في تعاملك اليومي مع هاتفك الذكي - ولا تزال معظم الأجهزة تعتمد على أشكال مختلفة من بطاريات ليثيوم-أيون. قد يتغير كل ذلك بفضل هذا الاكتشاف الجديد، والذي قد يؤدي إلى الاستغناء عن البطاريات بشكل تام في التجهيزات الصغيرة. يقول باي: "سيشكل هذا الاكتشاف دفعةً قوية لعملية تطوير إنترنت الأشياء IoT والمدن الذكية، حيث يمكن للحساسات والتجهيزات المستهلكة للطاقة أن تعمل لفترات أطول".
هناك عدد غير محدود من الطرق التي يمكن من خلالها توفير مادة يمكنها إنتاج عدة أشكال من الطاقة في آن واحد في حياتنا اليومية. في نهاية المطاف، يمكن أن دمج هذه المادة مع الألواح الشمسية التقليدية، لتتمكن بذلك من توليد الطاقة حتى عندما تكون الشمس غير مشرقة، وهو ما يجعلك تستغني تماماً عن شحن هاتفك الذكي مرة أخرى، كما يساعد كثيراً في تشغيل السيارات الكهربائية.