تصميم أجهزة النانو الضوئية يؤهل أستاذ فيزياء بالجامعة الأمريكية للحصول على جائزة الدولة في العلوم

حصل الدكتور محمد سويلم، مدرس ونائب رئيس قسم الفيزياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، مؤخراً على جائزة الدولة في التكنولوجيا المتقدمة لتصميم جهاز نانومتري ولأبحاثه في مجال البصريات، والتي تعرف ببصريات النانو.
اهتم "سويلم" في بحثه طيلة الثلاثة أعوام الماضية بتصميم أجهزة بصريات النانو، التي تنقل البيانات بسرعة فائقة باستخدام الومضات الضوئية بدلاً من الإشارات الكهربائية، والتي تبشر بتواجد تطبيقات في مجال الكمبيوتر والاتصالات. تصنع أجهزة بصريات النانو عالية الجودة هذه في الأساس باستخدام البلورات الضوئية، التي تنقل البيانات إلكترونياً بترددات ضوئية، وبالتالي تتيح النقل السريع لكميات هائلة من البيانات عبر أسلاك صغيرة الحجم بدلاً من أسلاك ضخمة.
يوضح "سويلم "يمكن استخدام هذه الأجهزة الآن لبناء أنظمة اتصالات ضوئية متكاملة، فعلى سبيل المثال، يمكن استخدامها لنقل البيانات عبر الإنترنت. تعود الفائدة الرئيسية لأجهزة النانو الضوئية إلى حجمها الصغير للغاية، حيث يمكنها الاحتفاظ بكميات هائلة من البيانات بدون شغل مساحة كبيرة. وسيساعد ذلك عند استخدام أنظمة الروابط الضوئية التي ستجعل سرعة الكمبيوتر على الحساب أسرع كثيراً، حيث يتم إرسال البيانات عبر اللوحة الأم كومضات ضوئية. نحن نهدف إلى تصغير حجم الأجهزة الضوئية ليكون حجمها صغير كالترانزستور في التكنولوجيا الحالية. وفور قيامنا بذلك، يمكننا استبدال الإلكترونيات بدوائر ضوئية واستخدام الضوء لحمل البيانات في الأجهزة الاستهلاكية مثل أجهزة الكمبيوتر والهواتف المحمولة، والتي ستكون أكثر سرعة وأكثر عملية."
يستخدم سويلم وفريقه تلك الأجهزة لإقامة معمل بالكامل على رقيقة واحدة، وهي التكنولوجيا التي تسمى "معمل فوق الرقيقة". يقول سويلم "تتطلب هذه التكنولوجيا مجسات صغيرة وحساسة للغاية لوضع الكثير من المجسات على رقيقة واحدة. ويمكن استخدامها لإجراء تحليل لصورة دم كاملة باستخدام نقطة دم واحدة فقط. نحن نحاول أن نجعلها أكثر صغراً وحساسية باستخدام تصميماتنا الجديدة من موجه موجات البلورات الضوئية."
يتناول بحث "سويلم" جزء مهم عن تحدي تصميم أجهزة بصريات النانو عالية الجودة على مثل هذا المقياس الدقيق بأبعاد طول موجات صغيرة. يذكر سويلم "تعتبر هذه العملية معقدة للغاية لأنه يجب ألا تتعدى أبعاد الجهاز 500 x 500 نانومتر، ومع ذلك يجب أن يكون فائق الأداء. وبالطبع، يتطلب تصميم مثل هذه الأجهزة صناعة واختبارات تتميز بالتكنولوجيا العالية للغاية، وهو ما يعتبر تحدي في الوقت الحالي في مصر. وقد ساعدت معامل الجامعة الأمريكية بالقاهرة وتمويلها بصورة هائلة في هذا الخصوص."
يفتح عمل "سويلم" في تصنيع أسلاك النانو من السيليكون آفاق جديدة من عدة جوانب، إلا أن الجانب الأهم هو احتواء تلك الأسلاك على خواص مختلفة بسبب العدد المحدود من الذرات لديها. يقول سويلم "لقد صنعنا أسلاك النانو من السيلكون وأجرينا اختبارات عليها واكتشفنا أن لديها خواص جديدة ومثيرة للاهتمام للغاية. ويعني هذا أن خواص مادة ما تتغير حينما تتكون من خمسة أو ستة ذرات، على سبيل المثال، بدلاً من عدد لا نهائي من الذرات."
نال سويلم جائزته، بالإضافة إلى 43 باحثاً مصرياً بارزاً حصلوا على جوائز في مجالات العلوم والتكنولوجيا هذا العام، من بين 350 شخص تقدموا للترشح لجوائز الدولة.