علوم الأرض والجيولوجيا

مدى استعمال بلورات الكوارتز في وقتنا ومعرفة أصل “الكهرضغطية” وكيفية اكتشافها

2013 الرمل والسيليكون

دنيس ماكوان

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

دعنا نتابع استعمال بلورات الكوارتز في القرن العشرين وننظر فيما بعد إلى أصل الكهرضغطية في الكوارتز.

سمع العديد منا أزيز جهاز كشف الأهداف الصوتي (السونار) في " مطاردة من أجل تشرين الأول الأحمر (Hunt for Red October)، كما رأى الصور الصوتية للجنين في الرحم.

نمت هذه التكنولوجيات خلال الحرب العالمية الأولى في نطاق برامج الكشف عن الغواصات التي كانت تعتمد على محوالات الكوارتز.

وفي عام 1920، وجد الكوارتز تطبيقات تعتمد على الكهرضغطية كمعايير تردد ومرشحات لفصل ترددات محددة.

وقد كانت هذه التطبيقات مهمة من أجل صناعة الهاتف والاتصالات الراديوية الوليدة وأصبحت اليوم جزءاً لا يتجزأ من صناعات الاتصالات والإلكترونيات الحديثة. كما قادت المعايير الترددية إلى تطوير هزازات الكوارتز وساعات الكوارتز ونماذج مختلفة من المحساسات.

 

اكتُشفت الكهرضغطية من قبل الأخوين بيار وجاك كوري (Pierre and Jacques Curie) عام 1880. ويعتبر اسم كوري معروفاً جداً من أجل كل الاكتشافات العلمية الهامة التي توصل إليها أعضاء مختلفون من العائلة في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين. وبين بيار وزوجته ماري وابنتهما إيرن، نال آل كوري أو تقاسموا أربع جوائز نوبل.

ولد بيار كوري في باريس في 15 أيار 1859 ونال في الثامنة عشر من عمره خلال سنتين فقط إجازة في الفيزياء من جامعة السوربون. وبدلاً من متابعة الدراسات العليا مباشرة ولمساعدة العائلة، حصل على وظيفة مساعد مختبر (Brian 2005).

عمل كل من بيار وجاك مع شارل فريدل (Charles Friedel) في مختبر الفلزات في السوربون. وفي ذلك الوقت، كان فريدل يهتم بالخاصة الاستثنائية لبعض البلورات حيث تتولد فولطية كهربائية ضعيفة عبر البلورة عند تسخينها.

وتعرف هذه الظاهرة اليوم بالكهرباء الحرارية (pyroelectricity) أي النار والكهرباء في اليونانية. طلب فريدل من الأخوين كوري القيام بدراسة منهجية حول ظهور الكهرباء الحرارية.

 

وقد وجدا أن بعض أنواع البلورات فقط كانت كهرحرارية، كما ربطا ظهور الكهرباء الحرارية مع البلورات ذات الأنواع الخاصة من التناظر (كما سيناقش لاحقاً، تنتمي البلورة إلى واحدة من 32 عائلة تناظر جهرية أو مجموعة نقطية تتمتع 10 منها فقط بالكهرباء الحرارية).

تساءل الأخَوان فيما إذا كان وجود علاقة بين الشحنة الكهربائية والحرارة سيؤدي بالنتيجة إلى وجود علاقة بين الشحنة الكهربائية والضغط؟ واختبرا عدة بلورات مختلفة مثل الكوارتز ووجدا أن بعضها يصبح مستقطباً كهربائياً عند تطبيق الضغط، وكانت تجاربهما الأولى بدائية حيث كانا يقطعان صفيحة من البلورة بواسطة منشار جواهري ويضغطان الصفيحة بين قطعتين من رقائق القصدير بواسطة ملزمة من أجل التحقق من تطور استقطاب كهربائي (الشكل 2.1).

اكتشف الأخَوان خاصة جديدة غير معروفة سابقاً وسمياها الكهرضغطية (الكهرباء الضغطية) أسوة بالكهرباء الحرارية.

تنبأ أستاذ آخر في جامعة السوربون يدعى غابريال ليبمان (Gabriel Lippman) أن الأثر المعاكس يجب أن يحدث، فإذا طُبقت فولطية كهربائية على بلورة كهرضغطية، فإن البلورة تتمدد أو تتقلص وفق قطبية الفولطية. وقد أثبت الأخوان كوري هذا المفعول خلال السنة التالية.

 

مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪لقاح أكسفورد آمن ويحفز على الاستجابة المناعية
قلم:    كلير ويلسون، جيسيكا هامزيلو، آدم فوغان، كونارد كويلتي-هاربر، ليلى ليفربول
ترجمة: مي منصور بورسلي
آخر أخبار فيروس كورونا حتى 20 يوليو 2020 الساعة 5 مساء
 
لقاح أكسفورد المرشح للتطعيم ضد الفيروس التاجي يبدو آمنًا ويحفز على الاستجابة المناعية
اللقاح ضد الفيروس التاجي Coronavirus الذي طورته جامعة أكسفورد University of Oxford بالتعاون مع شركة الأدوية آسترازينيكا AstraZeneca آمنٌ وينشط الاستجابة المناعية لدى الأشخاص، ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪كيف تقاوم العدوى باستعادة شباب جهازك المناعي
قلم:    غرايام لاوتون
ترجمة: محمد الرفاعي
اغسل يديك بعنايةٍ لعشرين ثانية، غطّ عطستك بمرفقك، تجنب ملامسة وجهك، ابقَ على مسافة مترٍ عن الآخرين، وكملجأ أخير ٍ، اعزل نفسك بعيداً عن الجميع لمدة أسبوعٍ مع ما تحتاج إليه من أغراض. وإذا أردت أن تتجنب فيروس كورونا المستجد، فكل هذه أفكارٌ جيدةٌ. لكن، في نهاية المطاف، خطُ الدفاع الذي يقف بينك وبين الإصابة بكوفيد 19 Covid-19 هو جهازك المناعي.
نعلم أن الجهاز المناعي يَضْعُفُ عندما نتقدم في ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪أسرار الجلد
لبروفيسور بن غارود Ben Garrod هو مذيع تلفزيوني وأستاذ البيولوجيا التطورية والتواصل العلمي في جامعة إيست أنجليا University of East Anglia. ويستكشف تطور الجلد والحراشف في سلسلة وثائقية جديدة لهيئة الإذاعة البريطانية
ما الذي ألهمك لإعداد هذه السلسلة وخاصة استكشاف أسرار الجلد؟ يعجبني نمط هذه السلسلة، لأنها لا تقتصر على مجرد الوقوف في الخلفية والتأمل في عظمة الطبيعة، إنها تتوغل في أعماق العلوم وتستكشف كيف تعمل الأشياء المختلفة. فقد أردنا أن ... (قراءة المقال)
كيف تعمل الآشياء
‫‪فيزيائيون يحاكون أصول الكون
قلم: تيم تشايلدرز
تَشَكُّل المجرات رقصةٌ معقدة بين المادة والطاقة، الذي حدث في مرحلة ذات أبعاد فلكية تمتد إلى بلايين السنين. ولا تزال كيفية نشوء تنوع المجرات المنظمة والديناميكية التي نلاحظها اليوم من الفوضى النارية للانفجار الكبير Big Bang واحدا من أصعب الألغاز التي لم تحل في علم الكونيات الكوزمولوجيا Cosmology. بحثاً عن إجابات، فقد أنشأ فريق دولي من العلماء النموذجَ الأكثر تفصيلاً حتى الآن للكون على نطاق واسع، وهو محاكاة أطلقوا عليها ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪علم التعدين عند العرب .. اكتشافات رائدة ومصنفات موسوعية
. عبدالله بدران سكرتير التحرير الكويت
أدت الحضارة العربية دورا مهما في رقي البشرية وتطورها، وأسهمت بنصيب وافر في ازدهارها، ولم تكن مجرد جسر عبرت فوقه العلوم والمعارف من الحضارات التي سبقتها إلى الحضارات التي أتت بعدها، بل كانت شاهدا حقيقيا على عصرها، فأثرت فيه بعلومها، وزادت عليها من تجارب علمائها وأفكارهم ونظرياتهم، فخلفت إنجازات علمية في الميادين التطبيقية التي كانت معروفة على مدار مسيرتها، وتركت بصمات جلية دلت ببراهين لا تقبل الشك أنها ... (قراءة المقال)