في إطار دعم البحث العلمي وتعزيز الدراسات المتخصصة في فيزياء المواد وتطبيقات الطاقة المتجددة، ناقش طالب الماجستير محمد هادي مهدي أحمد، من قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم)، رسالته الموسومة: «دراسة نظرية لمعدل تفاعل انتقال الشحنة في صبغة الإندولين المتلامسة مع شبه الموصل ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)»، بإشراف الأستاذ الدكتور هادي جبار مجيبل.
وتناولت الرسالة دراسة نظرية لآليات انتقال الإلكترونات في الخلايا الشمسية الحسّاسة للصبغة (Dye-Sensitized Solar Cells – DSSCs)، التي تعتمد على صبغة الإندولين D102 وشبه الموصل ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂)، بالاستناد إلى نظرية النقل الكمومي وتحليل تفاعل انتقال الشحنة بين جزيئات الصبغة المثارة وشبه الموصل. وهدفت الدراسة إلى تقييم تأثير الخصائص الفيزيائية والكيميائية للوسط المحيط بالخلية في احتمالية انتقال الإلكترونات ومعدل هذا الانتقال، بما يسهم في فهم العوامل المؤثرة في أداء هذه الأنظمة الشمسية.
واعتمدت الدراسة منهجاً نظرياً شبه كلاسيكي لحساب طاقة إعادة التنظيم (Reorganization Energy)، مع توظيف برنامج MATLAB لمحاكاة سلوك انتقال الإلكترونات وتحليل تأثير عدد من المتغيرات، من بينها طاقة إعادة التنظيم، وقوة الاقتران الإلكتروني، وتركيز حاملات الشحنة. كما شملت الدراسة ستة مذيبات مختلفة، هي ثنائي ميثوكسي الإيثان، وثنائي كلورو الميثان، وكحول ثالثي البيوتيل، و1-بيوتانول، والإيثانول، والميثانول، بهدف بيان أثر خصائص الوسط المحيط في عملية انتقال الشحنة.
وأظهرت النتائج النظرية أن احتمالية انتقال الإلكترونات تتأثر بطبيعة المذيب، وطاقة إعادة التنظيم، وقوة الاقتران الإلكتروني، وتركيز حاملات الشحنة. كما أشارت النتائج إلى ارتفاع احتمالية انتقال الإلكترونات مع زيادة قوة الاقتران والتركيز ضمن الظروف المدروسة، مع تسجيل قيمة عظمى عند تركيز بلغ (7 \times 10^{18}) سم⁻³، وقوة اقتران بلغت (1.244 \times 10^{-6}) إلكترون فولت. كذلك بيّنت الدراسة اختلاف استجابة النظام باختلاف المذيبات المستخدمة، مما يؤكد أهمية الخصائص الفيزيائية للوسط المحيط في تفسير سلوك انتقال الشحنة في الخلايا الشمسية الحسّاسة للصبغة.
وتبرز أهمية هذه الدراسة في إسهامها في تعميق الفهم النظري لعمليات انتقال الشحنة في الأنظمة الشمسية المعتمدة على المواد شبه الموصلة، وتوفير معطيات يمكن الاستفادة منها في الدراسات المستقبلية الهادفة إلى تحسين خصائص المواد والواجهات البينية في الخلايا الشمسية، بما يدعم البحث العلمي في مجال تقنيات الطاقة المتجددة.
وتألفت لجنة المناقشة من الأستاذ الدكتور سميرة أحمد إبراهيم رئيساً، والأستاذ المساعد الدكتور رونق قيس غضبان عضواً، والأستاذ المساعد الدكتور نيسان سعود عريبي عضواً، والأستاذ الدكتور هادي جبار مجيبل عضواً ومشرفاً.
تنسجم موضوعات الرسالة مع عدد من أهداف التنمية المستدامة للأمم المتحدة، وفي مقدمتها:
الهدف السابع: طاقة نظيفة وبأسعار معقولة، من خلال دعم البحوث النظرية المتعلقة بفهم آليات انتقال الشحنة في الخلايا الشمسية، بما قد يسهم في تطوير تقنيات تحويل الطاقة الشمسية.
الهدف التاسع: الصناعة والابتكار والهياكل الأساسية، عبر تعزيز البحث العلمي والابتكار في مجال المواد شبه الموصلة وتقنيات الخلايا الشمسية.
الهدف الثالث عشر: العمل المناخي، من خلال دعم المعرفة العلمية المرتبطة بتطوير تقنيات الطاقة المتجددة التي يمكن أن تسهم في الحد من الاعتماد على مصادر الطاقة كثيفة الانبعاثات.
وتأتي هذه المناقشة في سياق اهتمام الكلية بتشجيع البحث العلمي المتخصص وتطوير الدراسات الأكاديمية التي تربط الفيزياء النظرية بالتطبيقات التكنولوجية المعاصرة، ولا سيما في مجالات الطاقة المتجددة والمواد المتقدمة.
