المركز القومى للبحوث

شبكة المعامل المركزية ومراكز التميز

تقنية طيف العزل الكهربى ذو المدى الواسع من الترددات

(Broadband dielectric spectroscopy (BDS

بقلم: أ.د. جمال تركى

قسم فيزياء الموجات الميكروئية و العازلات الكهربية

معمل 209 شبكة المعامل المركزية و مراكز التميز

 يعتبر طيف العزل الكهربى ذو المدى الواسع من الترددات (BDS) هي احدي أقوى الطرق العلمية التى تمكننا من دراسة فاحصة ودقيقة للحركيات الديناميكية على المستوى الجزيئى فى مختلف المواد. انها تمكننا من دراسة الحركيات الجزيئية من خلال مراقبة عمليات الاسترخاء المختلفة على نطاق ترددي واسع يصل إلى 18 عقد، وذلك عند درجات حرارة مختلفة.

يعرف الطيف عموما وببساطة بأنه رد فعل المادة اذا تأثرت بمجال كهرومغناطيسى ذات تردد معين أو نافذة صغيرة من الترددات مثل طيف الأشعة تحت الحمراء, طيف الأشعة السينية وطيف الأشعة فوق البنفسجية/المرئية وهكذا.... . ويتميز طيف العزل الكهربى بأنه الوحيد الذى ينتج من تفاعل المادة مع موجات كهرومغناطيسية فى مدى تردد عريض بشكل استثنائى يتراوح بين 1 ميكرو هيرتز وحتى 1 تيراهيرتز. تمكننا هذه التقنية من دراسة الخواص العزلية و الكهربية للمادة على كل هذ المدى من الترددات وعند درجات حرارة تتراوح بين -150 الى 350 درجة سيليزيوس. ان الطيف العزلى التاتج من هكذا دراسة ماهو الا تجميع لكل الحركيات الديناميكية الجزيئية من ثنائيات القطب الجزيئي وانتقال الشحنات والذى يتسبب فى الموصلية الكهربية وكذا الاستقطابات البينية.

إن هذه التقنية الحديثة والتي أصبحت متاحة الآن بمعامل شبكة المعامل المركزية ومراكز التميز بالمركز القومى للبحوث تجد الآن طريقها للتطبيق في العديد من مجالات العلوم والتكنولوجيا وقد تم توظيفها بنجاح لدراسات على:

أ- الديناميكا الجزيئية فى السوائل والبلورات السائلة والزجاج والبوليمرات بأنواعها
ب- انتقال الشحنات في الزجاجيات والسوائل الأيونية وأشباه الموصلات والبلورات العضوية والسيراميكيات والبوليمرات الموصلة.

ج- ظواهر الاستقطاب البينى وتأثير الحبس على الحركيات الديناميكية المختلفة

د- التأثيرات الكهربائية غير الخطية وكذلك تمكننا هذه التقنية من تتبع بعض التحولات و التفاعلات الكيميائية فى المادة والتحول الطورى. وعلى سبيل المثال عملية التبللر.

ه- يمكننا كذلك تتبع ودراسة تخزين الطاقة الكهربية عند الطبقة المزدوجة البينية عند الأقطاب والتى يمكن أن تسد الفجوة فى تكنولوجيا تخزين الطاقة بين المكثفات و البطاريات عديدة الشحن والتفريغ.

لقد أمكن توظيف تقنية مطياف العزل الكهربى لدراسات متنوعة في مجالات عديدة  مثل فيزياء المادة المكثفة والكيمياء الغروية وعلم الزجاج و قد أتاحت الفرصة لكل من العلماء فى مجالات  الهندسة وعلوم البوليمرات وعلم الريولوجيا والفيزياء الحيوية لمناقشة القضايا الحرجة الحالية في مجال تكنولوجيا النانو والمواد الجديدة وعلوم الحياة الطبية والأمن البيئي ومن ثم فإن هذه التكنولوجيا المتقدمة والتى تم تطويرها حديثا تمكننا من الحصول على ثروة من المعلومات عن ديناميكيات (dipoles) المرتبطة وحاملات الشحن اعتمادًا على تفاصيل النظام الجزيئي.