تعاون بحثي بين الجامعة الدولية الخاصة للعلوم والتكنولوجيا وجامعة دمشق يطور منصة كمومية للتنبؤ بخصائص عناقيد B18H22 البورانية للتطبيقات البصرية القابلة للضبط

قدم فريق بحثي مشترك من الجامعة الدولية الخاصة للعلوم والتكنولوجيا وجامعة دمشق والمعهد العالي للعلوم التطبيقية دراسة علمية بعنوان:
“دراسة كمومية لخصائص إلكترونية وبصرية مصححة بالتشتت لعناقيد B18H22 المقرونة والمفروقة مع/بدون إشابة بالكبريت لتطبيقات إلكترونية بصرية قابلة للضبط“.
تهدف هذه الدراسة إلى تقديم تحليل كمومي مفصل للخصائص الإلكترونية وخصائص الحالة المثارة لكل من الأشكال المقرونة والمفروقة لعناقيد البوران B18H22 ومشتقاتها المشابة بالكبريت، مع التركيز على إمكانات استخدامها في التطبيقات الإلكترونية البصرية المتقدمة.
المنهجية الحاسوبية
استخدمت الدراسة نظرية الكثافة الوظيفية ضمن إطار PB86/def2-SVP مع تضمين تصحيحات التشتت، وذلك لتحقيق توصيف دقيق للتآثرات غير التساهمية متعددة الجسيمات. وقد أُثبتت ضرورة اعتماد طرائق تصحيح التشتت المتقدمة لضمان تمثيل واقعي للسلوك الإلكتروني لهذه العناقيد.
كما شملت المنهجية مقارنة تأثير الدوال الوظيفية الكمومية المختلفة، ولا سيما من حيث حد التبادل المقارب، على كل من طاقات الإثارة وفجوات الطاقة، بهدف تقييم حساسيتها للاختيار الوظيفي المستخدم في الحسابات.
تناولت الدراسة تأثير كل من الإشابة بالكبريت والتآثرات غير التساهمية على: استقرار العناقيد، البنية الإلكترونية، الخصائص الطاقية، والطيف الضوئي.
كشف التحليل المقارن بين الأشكال المقرونة والمفروقة لعناقيد B18H22 عن دور البنية الجزيئية في تحديد خصائص المدارات الجزيئية الحدودية، وما يرتبط بها من خصائص فوتوفيزيائية وإلكترونية أساسية.
أظهرت النتائج أن الإشابة بالكبريت تؤدي إلى:
• تعزيز انتشار الشحنة داخل البنية الجزيئية،
• توفير استقرار إضافي للحالات المثارة،
• تحسين الاستقرار الحراري للعناقيد.
وتُعد هذه العوامل مجتمعة ذات أهمية محورية لتطوير ليزرات قابلة للضبط تعتمد على مواد قائمة على البوران.
الخصائص الطيفية والفيزيائية
مكّنت المنهجية الحوسبية المعتمدة من التنبؤ الدقيق بعدد من الخصائص الفيزيائية والطيفية، من بينها:
• الهندسات الجزيئية المتوازنة،
• أطياف IR وUV،
• الانزياحات الكيميائية NMR،
• تنسورات الاستقطابية،
• العزوم ثنائية القطب،
• وخصائص الحالات المثارة.
وقد أسهم هذا التكامل في تقديم فهم نظري شامل ومتماسك للأشكال المقرونة والمفروقة من B18H22 ونظائرها المشابة بالكبريت.
خلصت الدراسة إلى توضيح العلاقات الدقيقة والمتداخلة بين البنية الهندسية والبنية الإلكترونية والخصائص الحرجة اللازمة لتصميم مواد بورانية ذات خصائص فوتوفيزيائية وحرارية مصممة خصيصًا، بما يؤهلها للاستخدام كأوساط فعالة ضوئيًا في تطبيقات الليزر القابل للضبط.
نُشرت هذه الدراسة في مجلة The Royal Society of Chemistry لعام 2025، وهي مجلة مصنفة ضمن Q1، مما يعكس الأهمية العلمية والبحثية للنتائج المتوصل إليها.