أمير المؤمنين الخليفة العباسي ‏هارون الرشيد‬

 

بحث عن العالم الدكتور أحمد زويل 

 

 

المقدمة :

أحمد حسن زويل (26 فبراير 1946-) عالم كيميائي مصري وأمريكي الجنسية حاصل على جائزة نوبل في الكيمياء لسنة 1999 لأبحاثه في مجال كيمياء الفيمتو حيث قام باختراع ميكروسكوب يقوم بتصوير أشعة الليزر في زمن مقداره فمتوثانية وهكذا يمكن رؤية الجزيئات أثناء التفاعلات الكيميائية، وهو أستاذ الكيمياء وأستاذ الفيزياء في معهد كاليفورنيا للتقنية.

ولد أحمد حسن زويل في 26 فبراير 1946 بمدينة دمنهور، وفي سن 4 سنوات انتقل مع أسرته إلى مدينة دسوق التابعة لمحافظة كفر الشيخ حيث نشأ وتلقى تعليمه الأساسي.[1]. التحق بكلية العلوم بجامعة الإسكندرية بعد حصوله على الثانوية العامة وحصل على بكالوريوس العلوم بامتياز مع مرتبة الشرف عام 1967 في الكيمياء، وعمل معيداً بالكلية ثم حصل على درجة الماجستير عن بحث في علم الضوء.

سافر إلى الولايات المتحدة في منحة دراسية وحصل على درجة الدكتوراه من جامعة بنسلفانيا في علوم الليزر.

ثم عمل باحثاً في جامعة كاليفورنيا، بركلي (1974 - 1976). ثم انتقل للعمل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) منذ 1976، وهي من أكبر الجامعات العلمية في أمريكا. حصل في 1982 على الجنسية الأمريكية. تدرج في المناصب العلمية الدراسية داخل جامعة كالتك إلى أن أصبح استاذاً رئيسياً لعلم الكيمياء بها، وهو أعلى منصب علمي جامعي في أمريكا خلفاً للينوس باولنغ الذي حصل على جائزة نوبل مرتين، الأولى في الكمياء والثانية في السلام العالمي

إنجازاته

ابتكر الدكتور أحمد زويل نظام تصوير سريع للغاية يعمل باستخدام الليزر له القدرة على رصد حركة الجزيئات عند نشوئها وعند التحام بعضها ببعض. والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها الصورة هي فيمتو ثانية، وهو جزء من مليون مليار جزء من الثانية.

    نشر أكثر من 350 بحثاً علمياً في المجلات العلمية العالمية المتخصصة مثل مجلة ساينس ومجلة نيتشر

    ورد اسمه في قائمة الشرف بالولايات المتحدة التي تضم أهم الشخصيات التي ساهمت في النهضة الأمريكية. وجاء اسمه رقم 9 من بين 29 شخصية بارزة باعتباره أهم علماء الليزر في الولايات المتحدة (تضم هذه القائمة ألبرت أينشتاين، وألكسندر جراهام بيل)

الفيمتوثانية

الفيمتو ثانية (بالإنجليزية: Femtosecond) هو عبارة عـن مليون مليار (كوادرليون) جزء من الثانية أي (عشرة مرفوعة للقوة -15) والنسبة بين الثانية والفيمتو ثانية كالنسبة بين الثانية و32 مليون سنة.

وأول إستخدام عملى لهذه الفترة الزمنية بالغة الضآلة كان إبتكار نظام تصوير من قبل العالم المصري الأمريكي أحمد زويل يرصد حركة الجزيئات عند تكوينها وعند وتكوين روابط كيميائية بين بعضها ببعض والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها هذه الصورة هي الفيمتو ثانية, وذلك حينما أراد أن يصور بالضبط ما يحصل خلال التفاعلات الكيميائية وقد كان هذا الشئ مستحيلا قبلا لأن هذه التفاعلات تحدث بسرعة كبيرة جداً وعند تسليط الضوء على هذه التفاعلات يسبب الضوء تشتت الإلكترونات فلا يمكن حينها تصوير تفكك الروابط بين المركبات أو إعادة ترابطها معا ولكن د/أحمد زويل تمكن من تسليط أشعة الليزر على التفاعلات وتصويرها بكاميرات دقيقة تمكنت من التقاط ما يحدث في جزء من مليون مليار جزء من الثانية.

آلية الكاميرا

الكاميرا المبتكرة بنيت على تقنية ليزر جديدة تعتمد على إرسال ومضات ضوئية سريعة جداً مقدارها بضع عشرات من الفيمتو ثانية بمعنى ان ومضة الليزر تطلق في زمن قدره بضع عشرات من الفيمتو ثانية. وقبل إطلاق الومضات تدخل مكونات التفاعل إلى مطياف جهاز الفيمتو ثانية على شكل حزم من المواد في غرفة تفريغ.

يقوم جهاز الليزر المتطور بإرسال نبضتين الأولى قوية تصدم الجزيئات وتثيرها إلى حالة من الطاقة العالية فتتأرجح كل الجزيئات في آن واحد تحت تأثير الترابط الجزيئي بينها وكأنها صفوف في كتيبة عسكرية والنبضة الثانية هي نبضة جس ضعيفة (probe pulse) يتم اختيار لها طول موجي مناسب لاكتشاف الجزيء أو صورة معدّلة منه.

النبضة الأولى هي إشارة بدء التفاعل بينما النبضة الثانية تفحص كل ما يجري في التفاعل من حركة بطريقة مطيافية رؤية الجسم المتحرك بنفس سرعة دوران الجهاز نفسه وكأن الجسم المتحرك ساكن".

والفاصل الزمني بين النبضتين يكون فيه ملاحظة مدى سرعة التحول والأوضاع الجديدة التي بأخذها الجزيء عند إثارته واجتيازه للمرحة الانتقالية.

والصور التي تظهر للجزيء أثناء إثارته تترك لها أطياف – وكأنها بصمات أصابع – يمكن رؤيتها على الشاشة وبتتابع النبضات والصور نحصل على صور متتابعة تشبه الفيلم يعرض حركات الجزيئات ببطئ شديد وهى أشبه إلى حد كبير إعادة هدف في كرة القدم ببطء.

التطور

فتح هذا الاختراع الباب على مصراعيه من أجل التقدم والبحث ولعل أفضل العلوم التي ظهرت حديثا عقب اكتشاف أحمد زويل هو علم الفيمتو كيمياء femtochemistry.

وببساطة فإن علم الفيمتو كيمياء حول تخيلات العلماء للتفاعلات الكيميائية إلى مشاهدة على أرض الواقع عن طريق تلك الكاميرا التي تصور التفاعلات الكيميائية بدقة كانت تعتبر قديماً من باب المستحيلات.

كيمياء الفيمتو

كيمياء الفيمتو هو علم ادخله العالم المصري الدكتور أحمد زويل إلى أبواب العلوم المختلفة حيث نجح في إدخال العلماء لأول مرة في التاريخ الإنسانى إلى متابعة ومراقبة ورؤية الجزيئات فهو بذلك خلق ثورة علمية جديدة بمعنى الكلمة.

بيان صادر من الإكاديمية السويدية يقول : " إن مجال الكيمياء الطبيعية قد سمى بعد كاميرا أحمد زويل باسم "الفيمتوكيمياء" وأن زويل حصل على الجائزة لأنه أحدث ثورة في الكيمياء والميادين القريبة منها "

الاهمية

وتتمثل أهمية هذا العلم الجديد لأنه يأتى استجابة لاتجاه عالمى متزايد نحو الاهتمام بالاشياء المتناهية في الصغر وقد تزايد الاهتمام إلى درجة جعلت العلماء ينشغلون في المائة العام الأخيرة بدراسة الجزيئات والتفاعلات والراوبط الكيميائة وظهر ذلك جليا في حصول أكثر من عشرين عالما على جائزة نوبل في الكيمياء منذ قيام الجائزة.

وهذا العلم الحديث يأتى مواتيا مع اهتمام العلم بالتعامل مع تكنولوجيا النانو وهى إحدى التوجيهات العلمية في القرن الواحد والعشرين.

النانو تعنى حسابيا جزء من مليار أى بعنى " شديد الصغر " وبالطبع فدراسة المصغرات بهذا الحجم تفيد في تطوير العديد من الأجهزة والمعدات الحديثة التي تعتمد في صناعتها على الجزيئات المتناهية الصغر من الكمبيوتر وشاشات التلفزيون الحديثة والإلكترونيات والطب...

التطبيقات العملية

هناك تطبيقات غاية في الأهمية ما زالت تجرى دراستها على قدم وساق وتستخدم علم الفيمتو كيمياء ومنها على سبيل المثال وليس الحصر والتي تجرى التجارب حاليا في المعامل :

    زيادة كفاءة الليزر

    بحث كيفية تكيف العين مع الظلام

    كيفية تحويل النبات الضوء إلى غذاء عن طريق التمثيل الضوئى " البناء الضوئي "

    متابعة المادة الوراثية المصاحبة لكل تتابع وراثى للأحماض الأمينية لمحاولة الكشف عن الخلل في تتابع الاحماض الامينية والتي تؤدى إلى ظهور الأمراض الخلقية والوراثية.

    في مجال طب الاسنان حيث يقوم بحشو الأسنان باستخدام شعاع الليزر فائق السرعة في زمن الفيمتو ثانية بدون الحاجة إلى تخدير المريض وتلك الطريقة انهت بالفعل حفر الاسنان بالشنيور بعد تخدير العصب والذي كان يسبب في بعض الأوقات آلاما مبرحة للمريض.

    تحديد عمر الكون ومتى انفصلت الأرض على وجه التحديد عن الشمس.

    التحكم في حركة الجزيء لمحاولة تخليق مواد طبيعية جديدة عن طريق إعادة ترتيب ذرات المادة وإعادة تفكيكها وإدخال ذرات أخرى ينتج عنها عناصر طبيبعة جديدة لم يعرفها العالم من قبل.

تطبيقات مستقبلية

بالطبع أن العلماء وجدوا ضالتهم في العلم الجديد الفيمتو كيمياء فوضعوا بعض التطبيقات المستقبلية لتكون تحت الدراسة والبحث ولعل بعض منها سيكون غريبا في وقتنا الحالى ولنستعرض بعض منها :

    "الطب الجزئى " محاولة الوصول إلى الجزء المتناهى للصغر المسبب لأمراض الجسم المختلفة الفتاكة مثل السرطان وجلطات القلب والمخ وتصلب الشرايين.

    معرفة الجينات الخاصة بالإنسان وهذا بالطبع سيؤدى في وجهة نظر العلماء إلى عدم مكوث المريض في المستشفى لأن الطبيب سيكون مطلع وعالم بكل جين ووظيفته وصفاته وما على الطبيب إلا الدخول إلى الجين المسبب ويصلح ما فيه من عيب.

    رصد شيخوخة الخلية والتعرف على حدوثها ومن خلالها يمكن تأخير أو إيقاف زحفها على باقى الخلايا.

    في مجال التلقيح والتبويض محاولة الإجابة على أسئلة حيرت العلماء وهي لماذا تنجذب البويضة إلى حيوان معين دون غيره. ولماذا تنشيط جيناتمعينة وتكمن آلاف الجينات الآخرى والتي تورث للأجيال الآخرى وتهدف هذا إلى محاولة معرفة من المسئول في توجيه تلك الأوامر ووقتها يحاول العلماء التدخل لإبراز صفات وإخفاء صفات أخرى بالتحكم البشري.

    اكتشاف الاخطاء في الهن الخلقية قبل ظهورها ومحاولة إخراج إنسان خالى من العيوب.

جائزة نوبل

 

في يوم الثلاثاء 21 أكتوبر 1999 حصل أحمد زويل على جائزة نوبل في الكيمياء عن اختراعه لكاميرا لتحليل الطيف تعمل بسرعة الفمتو ثانية (بالإنجليزية: Femtosecond Spectroscopy) ودراسته للتفاعلات الكيميائية باستخدامها [2]، ليصبح بذلك أول عالم مصري وعربي يفوز بجائزة نوبل في الكيمياء، وليدخل العالم كله في زمن جديد لم تكن البشرية تتوقع أن تدركه لتمكنه من مراقبة حركة الذرات داخل الجزيئات أثناء التفاعل الكيميائي عن طريق تقنية الليزر السريع. وقد أعربت الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم أنه قد تم تكريم د. زويل نتيجة للثورة الهائلة في العلوم الكيميائية من خلال أبحاثه الرائدة في مجال ردود الفعل الكيميائية واستخدام أشعة الليزر حيث أدت أبحاثه إلى ميلاد ما يسمى بكيمياء الفمتو ثانية واستخدام آلات التصوير الفائقة السرعة لمراقبة التفاعلات الكيميائية بسرعة الفمتو ثانية. وقد أكدت الأكاديمية السويدية في حيثيات منحها الجائزة لأحمد زويل أن هذا الاكتشاف قد أحدث ثورة في علم الكيمياء وفي العلوم المرتبطة به، إذ أن الأبحاث التي قام بها تسمح لنا بأن نفهم ونتنبأ بالتفاعلات المهمة.

 

الجوائز والتكريمات

 

حصل الدكتور أحمد زويل على جائزة نوبل وكذلك حصل على العديد من الأوسمة والنياشين والجوائز العالمية لأبحاثه الرائدة في علوم الليزر وعلم الفيمتو التي حاز بسببها على 31 جائزة دولية منها:

 

    جائزة ماكس بلانك وهي الأولى في ألمانيا

    جائزة وولش الأمريكية

    جائزة هاريون هاو الأمريكية

    جائزة الملك فيصل العالمية في العلوم

    جائزة هوكست الألمانية

    انتخب عضواً في أكاديمية العلوم والفنون الأمريكية

    ميدالية أكاديمية العلوم والفنون الهولندية

    جائزة الامتياز باسم ليوناردو دا فينشي

    حصل على الدكتوراه الفخرية من جامعة أوكسفورد والجامعة الأمريكية بالقاهرة وجامعة الإسكندرية

    جائزة ألكسندر فون همبولدن من ألمانيا الغربية وهي أكبر جائزة علمية هناك

    جائزة باك وتيني من نيويورك

    جائزة السلطان قابوس في العلوم والفيزياء سنة 1989 سلطنة عمان

    جائزة وولف الإسرائيلية في الكيمياء لعام 1993.