دخل موسوعة جينس للأرقام القياسية.. عالم مصري- أمريكي يطوّر أسرع “ليزر ضوئي” في العالم

يعكف الدكتور محمد ثروت حسن، الأستاذ في قسم الفيزياء والليزر بجامعة “أريزونا” الأمريكية، على الانتهاء من مشروع بحثي يسعى إلى تطوير كاميرا الميكروسكوب لتصبح أسرع 1000 مرة من ذي قبل (أي زمن الأتو ثانية). وهو المسعى الذي تكلل بحصوله على جائزة مؤسسة كيك الأمريكية في العلوم والتكنولوجيا – منفردًا- لدعم أبحاثه بقيمة مالية قدرها 1.1 مليون دولار، وهي جائزة تُمنح للباحثين الرواد في مجالهم داخل الولايات المتحدة؛ لما لهم من أبحاث متفردة قد تُحدث نقلةً نوعيةً عظيمةً في البحث العلمي.

حصول “حسن” على الجائزة منفردًا، أمر نادر الحدوث؛ إذ إنها عادةً ما تُمنح لمجموعة بحثية كبيرة، ما يدل على تفرُّد مشروعه البحثي وعِظم شأن نتائجه المرجوة على المجتمع العلمي.

يعكف الدكتور محمد ثروت حسن، على الانتهاء من مشروع بحثي يسعى إلى تطوير كاميرا الميكروسكوب لتصبح أسرع 1000 مرة من ذي قبل (أي زمن الأتو ثانية)

وكان أسرع ليزر ضوئي في العالم مسجلاً باسم العالم الراحل د. أحمد زويل، حيث يتكون شعاع الليزر من مجموعة من النبضات، ويؤثر المدى الزمني للنبضة في سرعة التقاط الصورة، وقد نجح زويل في الوصول لمدى زمني قليل للنبضة بسرعة “الفيمتو ليزر”، وهي مليون مليار جزء من الثانية، وتجاوز د. محمد ثروت حسن ذلك إلى ما يعرف بـ”الأتو ليزر”، أي ما يعادل مليار مليار جزء من الثانية.

يقول “حسن” في تصريحات صحفية”: لم يتمكن أحد قَط من رصد حركة الإلكترون وتصويرها، ولكن، بعد عمل شاقٍّ ومُضنٍ ستكون الريادة والسبق لي ولفريقي البحثي، لقد بدأنا مشروعنا البحثي منذ ما يقرب من ثلاث سنوات، ومن المتوقع أن نجني ثماره مطلع العام القادم.

المجهر الإلكتروني هو الأداة المُثلى لتصوير حركة الالكترون

ما لا يُبصره الآخرون

تتملك “حسن” بشدة فكرة رؤية الأشياء التي لا يُبصرها الآخرون، وحركة الإلكترون المتغلغلة في كل مناحي حياتنا، حتى إن أعيننا ترى على أثرها؛ إذ تُنتج حركة الإلكترونات الضوء، وبعدها، تقوم بنقل المعلومات إلى المخ، ومن ثم ترسم الصورة في الدماغ، ما يعني أن تصوير حركة الإلكترونات سيفتح آفاقًا جديدة في حياتنا.

يضيف “حسن”: المجهر الإلكتروني هو الأداة المُثلى لتصوير حركة الالكترون، ولكننا نحتاج إلى ضبط الفترة الزمنية التي يستغرقها المجهر في تصوير العينات (أو سرعة فتح عدسة كاميرا المجهر) لمدة محددة تتراوح بين 10 فيمتو ثانية إلى 100 أتو ثانية، وتعتمد هذه الفترة الزمنية على زمن النبضة التي تنتجها أشعة الليزر المستخدمة داخل المجهر، وحتى الآن، فإن أكثر المجاهر الإلكترونية دقةً والأعلى سعرًا لا يمكنها تصوير جسيمات دقيقة الحجم وسريعة الحركة مثل الإلكترون.

ويُعَد إنتاج نبضة قصيرة الأمد أمرًا شاقًّا للغاية ويمثل تحديًا كبيرًا، ويرجع السبب في ذلك إلى ظاهرة تأثير انتقال النبضة الإلكترونية (space charge effect)، من مكان نشأتها إلى العينة التي نعمل على تصويرها، وهذه المسافة التي تقطعها النبضة داخل الميكروسكوب كبيرة للغاية، لذا يواجه الباحثون مشكلةً في إنتاج نبضات صغيرة يمكنها تصوير التفاعلات الكيميائية السريعة.

يقول “حسن”: نحن حريصون على تطوير كاميرا المجهر إلى الأتو ثانية؛ لأن حركة الإلكترونات تُقاس بـ(الأتو ثانية)، وعليه سيتسنى لنا التقاط صور واضحة للالكترونات وبالرغم من أن مشروعنا البحثي مليء بالتحديات التقنية التي لولاها لسبقنا إليه باحثون آخرون، إلا أنني أعتقد أن خبرتنا ستتيح لنا أن نصل إلى هدفنا.

ويختتم “حسن” تصريحاته قائلًا: يمكننا التحكم فيما نرى فحسب، لذلك فإن رؤية الإلكترون لها صدى واسع على المجتمع؛ إذ يمكن للعلماء تطوير الإلكترونيات مثل (الأجهزة اللوحية والهواتف الذكية)، ومن ناحية أخرى، فإن تصوير حركة الإلكترونات سيسمح لنا بتطوير المواد الكيميائية وتفاعلاتها.

فى عام 2017 سجلت موسوعة جينيس للأرقام القياسية المدى الزمني “الأتو ليزر”، كأسرع ليزر ضوئي معروف في العالم، باسم الباحث المصرى د. محمد ثروت حسن

حول الباحث:

-نال “حسن” درجة الدكتوراة من مركز ماكس بلانك في ألمانيا عام 2013، وعمل باحثًا ضمن مجموعة الدكتور “أحمد زويل” البحثية في معهد كاليفورنيا للعلوم والتكنولوجيا.

-وفي عام 2017، عُين أستاذًا للفيزياء والليزر في جامعة أريزونا بالولايات المتحدة الأمريكية، حيث كون مجموعته البحثية التي تضم باحثين من الصين وأمريكا والكويت ومصر.

-فى عام 2017 سجلت موسوعة جينيس للأرقام القياسية المدى الزمني “الأتو ليزر”، كأسرع ليزر ضوئي معروف في العالم، باسم الباحث المصرى د. محمد ثروت حسن، القائم بأعمال مدير مركز التصوير والميكروسكوب بجامعة العلوم والتكنولوجيا فى مدينة زويل.

-سبق له تطوير سرعة الميكروسكوب رباعي الأبعاد ١٦ مرة، وذلك وفق دراسة نشرتها دورية نيتشر فوتونيكس في مايو من عام 2017، ما فتح آفاقًا جديدة في علم الميكروسكوب فائق السرعة رباعي الأبعاد، الذي يمكن من خلاله قياس سرعات الجسيمات والذرات والإلكترونات.

–وفي عام 2018، فاز بجائزة أفضل الباحثين الشباب في الولايات المتحدة الأمريكية.