حديث المستقبل مع الدكتور صلاح عبية عالم الفتونيات..

نهاية عذاب مرضى السكر قريبا

الدكتور صلاح عبية، هو عالم من طراز فريد فى مجال الليزر، والفتونيات الذكية، والأطياف الضوئية، حيث نجح فى تحويلها إلى تكنولوجيات تخدم حياتنا فى المجالات كافة، كالطاقة والصحة والتشفير والمياه والكهرباء والاتصالات. هو يراهن على أن مصر سوف تصبح بعد سنوات قليلة واحدة من أكبر 30 اقتصادا بالعالم.. ويؤمن بأن العلم والبحث يجب ألا ينفصلا عن المجتمع، لأن البحث العلمى لم يعد ترفا وإنما حائط قوى لتقديم قفزات رائعة فى البحث والتطبيق، خصوصا فيما يتعلق بالطاقة الشمسية والمستشعرات الطبية الحديثة، والتى يمكن استخدامها فى الأجهزة الطبية ذات القدرة الفائقة فى التشخيص الدقيق والسريع للأمراض والأوبئة، بل فى تصوير الأنسجة البشرية مما يؤدى إلى تشخيص دقيق. فى هذا الحوار مع «الأهرام» يكشف الدكتور عبية عن كثير من أسرار تطبيقات العلم هذه الأيام:
سألته:ببساطة ما هو علم «الفتونيات»؟
«الفتونيات» هى اللبنة الأساسية فى تكوين الضوء، أما تكنولوجيا الفتونيات فهى «تفاعل الضوء مع المادة».. لكن ليست أى مادة، فهى أبعاد صغيرة جدا مداها «الميكروميتر»، وهو واحد على مليون من المتر، أو «النانو ميتر» وهو واحد على ألف من المليون من المتر، وهذه أبعاد يصعب تخيلها أو التعامل معها، ومع بدايات القرن العشرين جاء العالم الفذ ألبرت أينشتاين وفسر الظاهرة تفسيرا اعتمد على أن الضوء سيل من الفتونيات (وهى جسيمات ليست لها كتلة، ولكنها لها طاقة تتناسب تناسبا طرديا مع تناسب تردد الضوء، وهى النظرية الكهروضوئية، التى منحته جائزة نوبل).
وكيف تم استخدام هذه الظواهر بمركز الفتونيات لخدمة المجتمع؟
نعمل بمركز الفتونيات على توجيه الأبحاث للاستفادة من الطاقة الشمسية، خاصة فى مصر، التى تتميز بدرجة سطوع شمسى معظم العام. ولعل خير مثال على نجاح هذه الفرضية التجارب الناجحة التى تتم فى إسبانيا وألمانيا، وهى دول لا تتمتع بالسطوع الشمسى مثلنا، إلا أنها نجحت عبر سياساتها فى دعم الابتكارات وتعزيز سياسات الطاقات المتجددة فى توفير مابين 30 و 40% من احتياجاتها من الطاقة من المصادر المتجددة مثل الشمس والرياح.
وماذا عن مصر.. هل وصلتم لنفس هذه النتائج الباهرة فى مجال توليد الطاقة؟
نعم.. وهناك طريقتان لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية، أولاهما توليد الطاقة الكهربائية من حرارة الشمس من خلال تمرير الحرارة على الماء لتنتج بخار ماء الذى يقوم بتحريك التوربينات لتوليد الكهرباء، وهذه هى الطريقة التقليدية المتعارف عليها، ولكن هناك مسارا آخر يعتمد على إنتاج تحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء مباشرة عبر الخلايا الشمسية، وهى التقنية التى شهدت تطورا بحثيا على مدى العقود الأخيرة على مستوى المراكز البحثية العالمية فى محاولة لرفع كفاءتها فى إنتاج الكهرباء، وفى الوقت نفسه إتاحة التصنيع بأسعار اقتصادية نسبيا.. ومن خلال الفريق البحثى بمركز الفتونيات، والذى يعمل على ذلك تمكنا من ابتكار وتصنيع نماذج من الخلايا الشمسية تتميز بالكفاءة العالية فى إنتاج الكهرباء بتكلفة اقتصادية، ونحن نعمل من خلال مسارات مختلفة حديثة جدا فى تطوير الخلايا الشمسية وطبقا لتقنيات مستحدثة وهى محل اهتمام وبحث المراكز البحثية العالمية.
صمت د. صلاح ثم قال إن التحدى الحالى الذى يواجهه الفريق البحثى، والذى يضم مهندسين وباحثين من جامعات مختلفة مثل جامعة بنها والمنصورة وعين شمس يعملون جميعا بمدينة زويل، هو استخدام مواد لتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية لها صفة الاستدامة مثل السليكون وهو متوافر فى رمال مصر مع تقليل التكلفة ورفع الكفاءة. وأكد أن مركز الفتونيات قام بتصنيع نماذج أولية للخلايا الشمسية الناتجة من الأبحاث العلمية بالمركز لنقلها إلى التطبيق والتصنيع والتسويق.
فى هذا السياق.. ما دور البحث العلمى فى الوصول بمصر 2030؟
تقوم أجهزة الدولة فعليا بمحاولة الوصول بمصر إلى قائمة أول 30 اقتصادا عالميا بحلول عام 2030 وأنا متفائل بأننا يمكننا تحقيق هذا الهدف.. لكن مجتمع البحث العلمى فى مصر يحتاج إلى مزيد من التواصل ووضع الأجندات البحثية المشتركة التى تهدف إلى طرح منتجات معرفية جديدة من شأنها حين تسويقها عالميا أن تدر عائدا دولاريا اقتصاديا كبيرا على مصر.
الطاقة الشمسية
وهل هناك مشروعات أو تحالفات اقتصادية تم العمل من خلالها؟
نعم.. وقد بدأنا منذ أول سبتمبر مشروعا كبيرا تحت مسمى التحالف الوطنى للطاقة الشمسية ويضم 30 شريكا من الجامعات المصرية والشركات المصرية الوطنية وهو ممول من أكاديمية البحث العلمى والتكنولوجيا، ويهدف التحالف إلى تطوير أجيال جديدة من الخلايا الشمسية المعتمدة على تكنولوجيا فوتونية حديثة وربط مخرجات البحث العلمى بالصناعة وتوفير برامج تدريب وتطوير قدرات المهندسين والباحثين فى مجال صناعة الطاقة الشمسية فى مصر.
وطبعا فإن استغلال الخلايا الشمسية لتوليد الكهرباء له مزايا وعيوب؟
أهم مميزات الخلايا الشمسية أنها نظيفة، وكفاءتها فى إنتاج الكهرباء عالية، كما أنها تعتمد على وفرة الضوء، فهى طاقة مستدامة بالنهار ولا تسبب ضوضاء إلى جانب أن عمرها الافتراضى كبير وتكلفة صيانتها أقل ولا توجد لها مخلفات ومتجددة والمركز من خلال أبحاثه يقدم لصانع القرار السياسى والمهتمين بالصناعة البدائل، لأن هذا المجال هو مستقبل الطاقة خلال السنوات العشر المقبلة، لكن المشكلة هى أن كفاءة هذه الأسطح ضعيفة.. أى أن تحويل الشمس إلى طاقة كهربية ضعيفة جدا تصل من 10% الى 15% لكن نحن نعمل على زيادتها خصوصا أنها رخيصة الثمن وغير مكلفة. والحديث عن الطاقة الشمسية يجب ألا يكون مرتبطا بعجز الطاقة الحالى عندنا، أو بنقص الوقود الأحفورى من بترول وفحم، ففى جميع الأحوال فإن البترول سينضب خلال السنوات المقبلة ومن المفترض أن تكون هناك بدائل اقتصادية فى العالم.
وهل هناك مسارات أخرى يتم الاعتماد عليها لتصنيع الطاقة؟
هناك مسارات تعتمد على المواد العضوية.. وتصنع هذه الخلايا من أغشية رقيقة من مواد بلمرية ذات خواص شبه موصلة مميزة ولها قابلية كبيرة على امتصاص ضوء الشمس ومن ثم تحويلها إلى طاقة كهربية وهى قليلة التكلفة، إلا أن كفاءتها لا تتعدى 6% لإنتاج الكهرباء. وهناك خلايا «نقاط الكم الغروية». ويعتمد تصميم مثل هذا النوع من الخلايا على أشباه موصلات من مواد نانومترية متناهية فى الصغر أقل من 10 نانومتر وتصل كفاءتها إلى 13%.
تعملون على تكنولوجيا البلازمونيات بالمركز فما دوره فى الطاقة؟
البلازمونيات قريبة جدا من البلازما، وهى عبارة عن طبقة رفيعة جدا من معادن سمكها نانو مترات.. وعند أطوال موجية ترددية قريبة للطيف الشمسى يحدث تركيز شديد جدا لهذه الطاقة حول هذه المعادن. وقد استفدنا من ذلك فى زيادة كفاءة امتصاص الضوء لنسبة تفوق ال 40% للخلايا الشمسية البلازمونية، وهو ما يُعد اختراقا علميا كبيرا.. ونعمل مع جامعات إيطاليا وأمريكا على تصنيع ألواح الخلايا الشمسية للتحقق من هذه النظرية.
هناك اهتمام بالصحة والأمراض، فماذا قدمتم من مشروعات بحثية وابتكارية لتحسينها؟
نعمل على حل بعض المشكلات الصحية، ومنها أن متوسط أعمار المصريين بشكل عام أقل من مثيله فى الغرب، ويرجع ذلك بسبب توطن وانتشار بعض الأمراض التى نحاول الكشف عن أسبابها وهذه أبحاث نعمل عليها بطريقة المستشعرات الطبية الدقيقة، وتم تصميم المستشعر الطبى الدقيق الذى يسعفنا فى بعض العمليات الطارئة والأزمات خصوصا الأوبئة المتفشية. وإذا تذكرنا الهوجة الكبيرة لإنفلونزا الطيور والخنازير وغيرهما، ففى الطبيعى نأخذ عينة وننتظر يوما لنحصل على النتيجة بالمعامل، وفى هذه الحالة قد يتمكن الفيروس من الشخص فيقتله لكن بطريقة الاستشعار الطبى لا يوجد موضوع العينة هذا وإنما يتم العمل عن طريق تسليط الضوء على جسم المريض ثم نجرى تحليلا طيفيا للموجات المنعكسة على جسم المريض، وبالتالى نستطيع التعرف بشكل دقيق وفى ثوان ما إذا كان الشخص يحمل الفيروس أم لا دون انتظار نتيجة المعامل المركزية، وبهذا يتم إنقاذ المريض وكذلك الحد من انتشار الفيروسات وإخمادها فى وقتها.
فوائد لمريض السكر
وماذا قدمتم لمرضى السكر فى مصر والعالم؟
توصلنا إلى طرق مبتكرة وسهلة لمرضى السكر وبدلا من أخذ العينة و الشكة من مريض السكر يمكن قياس السكر بشكل مستمر عن طريق النبضات الضوئية التى تتفاعل مع الدم ونقيس الموجة المنعكسة على نفس المستشعر المسجل عليه الطيف الضوئى الدقيق للدم ونعمل عملية ترابط وهنا نعرف المستوى ونستطيع أن نستخرج مستوى قياس السكر من خلال عملية الترابط، وهذه الفائدة لهذا المشروع جعلتنا نفكر فى عمل مضخة للأنسولين لإعطاء مريض السكر الأنسولين عند الحاجة وهذا المشروع نعمل عليه وتم تسليمه للبحث العلمى وأخذنا له التمويل ونعمل على تصنيعه حاليا وقد وصل لمراحله النهائية.
وما فائدة هذه المضخة لمريض السكر؟
فائدة كبيرة لأن مريض السكر يصاب بغيبوبة ولا يشعر بها وعندما يكون هذا الجهاز مركبا بجسمه فهو ينبهه بحالته
وكيف ينبهه؟
بإعطاء إنذار له من خلال المستشعر الدقيق إلى مضخة الأنسولين الذى يعطى إشارة بكمية الأنسولين المطلوبة للجسم.. يعنى مثل البنكرياس الصناعى.. ويتم تركيبه على المعصم وبحجم الساعة.. وهو آمن جدا.
ومن صاحب هذا الابتكار؟
قمت بابتكار الجهاز تحت إشرافى ومعى الفريق البحثى، وهناك حلم نعمل عليه أيضا عن طريق تطبيقات بالتليفون، وهو «الأبليكيشن موبايل»، وهو يقوم بإرسال إنذار للطبيب أو المستشفى بحالة المريض عن طريق أبليكيشن عبر الموبايل ينبه إلى أن هناك حالة طوارئ تحتاج إلى المساعدة إذا كانت حالة المريض سيئة.
هل تتفق معى فى أن للجامعات دورا كبيرا فى تسويق الأبحاث وإخراجها للنور؟
أوافقك تماما من خلال تجربتى فى الجامعات البريطانية، فوظيفة الأستاذ تنحصر فى أن يعكف على طرح مقالات بحثية مفيدة ومتميزة ونشرها عالميا، أما الجامعة فدورها عقد اتفاقات مع شركات ومكاتب متخصصة تتولى تسويق تلك الأبحاث، وأصبح هذا النوع من الأعمال منتشرًا وضخمًا للغاية بالخارج، فمن خلال اختراع أو اثنين يمكن تحقيق مكاسب مادية هائلة.
براءات اختراع
حصلت على براءة اختراع فى التشفير.. هل يمكن أن توضح المقصود بفكرة التشفير؟
التشفير يعنى تأمين المعلومات والبيانات صوتا أو صورة أو أرقاما ويتم إرسالها بشكل ما ولا يمكن أن يطلع عليها أحد سوى أصحاب المصلحة فقط والتشفير لم يعد أمرا عسكريا أو مخابراتيا فقط، وإنما أصبح أيضا يستخدم لتأمين البنوك والشركات.. فكل مكان له أسراره.
ذكرت لى أنك حصلت على براءة اختراع أخرى.. فما هى؟
حصلنا على البراءة الأولى من الجامعة المصرية اليابانية فى مجال الاتصالات الضوئية حيث تم اقتراح نموذج جديد لتحميل البيانات على أشعة الليزر داخل الألياف الضوئية بما يساعد على الوصول لحد أقصى من سعة إرسال البيانات دون الحاجة إلى ألياف وأجهزة إضافية مما يوفر التكلفة والجهد لحد كبير ومفتاح التشفير يكون مع الشخص المنوط له إرسال البيانات عبر النبضات الضوئية المستقبل والمرسل فقط هو الذى يفهم الرسالة ويتم تغير الرسالة عبر مفتاح مختلف عن التشفير العادى.
لكم أبحاث مهمة فى مجال الاتصالات والكهرباء وربطها بعلم الفتونيات، فماذا قدمتم لهذا القطاع المهم؟
لكِ أن تعلمى أنه فى 2025 من 20 إلى 25% من الطاقة سوف يتوجه إلى الانترنت الذى سوف يكون أساس التعامل فى العالم كله وعبر تطبيقات الفتونيات الذكية تمكنا من نشر مجموعة من الأبحاث فى العام الماضى عن كيفية إرسال ضعف كمية البيانات أو المعلومات عبر شبكة الاتصالات الضوئية فى الوقت نفسه دون استهلاك مزيد من الطاقة، من خلال إرسال البيانات، ليس فقط على الاستقطاب الأفقى وحده أو الرأسى وحده، بل إرسال البيانات على الاستقطابين معا فى الوقت نفسه، بنفس الطول الموجى ونفس كمية الكهرباء المستهلكة.
البحث العلمى هو القاطرة التى تقود مصر نحو التقدم.. ما المطلوب لتحقيق ذلك؟
البحث العلمى أول اهتمامات الرئيس عبدالفتاح السيسى، ولمست بنفسى مدى إدراكه أهميته باعتباره الطريق الذى سيقود مصر إلى التقدم، والدليل على ذلك مؤتمرات الشباب، وافتتاحه أخيرا الأكاديمية الوطنية لتدريب الشباب التى ستكون جزءًا من منظومة التعليم العالى والبحث العلمى الجديدة فى مصر، وأعتقد أنها ستغطى جزءًا كبيرًا من أوجه النقص والقصور التى تعانى منها المنظومة التعليمية القائمة، وسيكون منوطًا بها تدريب الشباب على مهارات وأدوات جديدة، تمكنهم من مواكبة العصر وتوقيعه على قانون حوافز الابتكار والبحث العلمى فى الجامعات المصرية والمؤسسات البحثية، فهذا القانون فى رأيى كان لا بد أن يصدر منذ سنوات طويلة لأهميته، وأؤكد أنه سيحدث فارقًا كبيرًا فى إنتاج الأبحاث العلمية بالجامعات المصرية والمؤسسات البحثية الجادة.
اقتصاد المعرفة
العالم اليوم يتجه إلى اقتصاد المعرفة وترك الاقتصاد التقليدى جانبا.. أين نحن منه اليوم؟
الاقتصاد التقليدى كان يعتمد على المواد الخام والأيدى العاملة ورأس المال والعمالة المدربة، ولكن اليوم نحن أمام اقتصاد جديد لاستغلال المعارف والأفكار الجديدة، وهذا النوع لا يتطلب عمل مصانع أو شركات لأنه موجود فى العالم حيث توجد شركات عالمية يمكنها شراء هذه الأفكار.
إذن ما المطلوب لتحقيق ذلك؟
الاهتمام برعاية الموهوبين الشباب الذين يخرجون الأفكار.. ونحاول أن ننسى مشاكلنا كمصريين وننظر لمشاكل العالم واحتياجاته فهذا سبيلنا للخروج من الأزمات الطاحنة التى نمر بها اليوم.. وهذا يتطلب أن ننظر إلى مشاكل البلاد الأخرى من حولنا ونفكر فى حلول تدر علينا أرباحا.
من هو مثلك الأعلى؟
مثلى الأعلى فى المجال البحثى هو الدكتور الراحل أحمد زويل رحمة الله عليه فهو من أعظم الرجال الوطنيين، ولقد استقلت من عملى بانجلترا من أجل العمل معه إذ كان يقدر العلم و العلماء وكان مشجعا ومحفزا لنا جميعا ومتواضعا ودمث الخلق.
هل دخلت مجال العلم برغبتك أم كان لأسرتك دور فى ذلك؟
رحم الله والديّ فلهما يعود الفضل فيما وصلت إليه من تفوق وتميز علمى، كما لا أنسى دور زوجتى وشريكة العمر الأستاذة منى عبد السميع فى مسيرتى الخاصة والعامة ومشاركتها لى فى كل ما أقدمه، فهذا الجميل أحمله دائما ولا يمكن أن أنساه لأسرتى.
.........................................
الدكتور صلاح عبية فى سطور
هو أستاذ كرسى النانوفتونيات، والرئيس الأكاديمى سابقاً - لمدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا، والمدير المؤسس لمركز الفتونيات والمواد الذكية، وعمل بجامعات ويلز، وليدز، وبرونيل ببريطانيا.
وحصل على جوائز دولية وعالمية عديدة، منها جائزة خليفة للأستاذ المتميز فى البحث العلمى على مستوى العلماء العرب عام 2017 ودرجة الدكتوراه فى العلوم العليا DSC من جامعة لندن عام 2016، وهى أعلى تكريم علمى يمنح لأساتذة الكرسى المتميزين عالمياً فى مجال تخصصهم؛ وأيضا جائزة مؤسسة الفكر العربى فى الإبداع العلمى من لبنان، كما حصل على جائزة الأكاديمية المصرية للبحث العلمى والتكنولوجيا، بالإضافة إلى جائزة مؤسسة عبد الحميد شومان للعلماء العرب من الأردن وجائزة الدولة للتفوق فى العلوم الهندسية بمصر.. وقد منحته جمعية علوم الضوئيات الأمريكية OSA فى اجتماعها السنوى العضوية الشرفية بالجمعية؛ وكذلك العضوية الشرفية من مركز الفيزياء النظرية بإيطاليا التابع لهيئة اليونسكو ووكالة الطاقة الذرية ITP نظير إسهاماته البحثية والتعليمية المتميزة فى مجال الفيزياء خاصة الفتونيات فى مصر والمنطقة وقارة إفريقيا ومجهوداته فى البحث والاختراع.. وتم منحه أخيرا درجة أستاذ كرسى الفخرية من جامعة نوتنجهام ببريطانيا.