أسرار الفيمتو ثانية في ذكرى ميلاد زويل.. يعتمد على الليزر في تصوير التفاعلات الكيميائية.. قادر على التحكم في التجارب.. ويشعل ثورة جديدة في علوم الطب والفيزياء

«أريد أن أخدم مصر، وأموت عالمًا».. رسالة حملها عالم الكيمياء أحمد زويل على عاتقه منذ ميلاده، المتزامن مع يومنا هذا، ووضعها مبدأ في حياته، وبالفعل لم يرحل عن عالمنا إلا وحققها بالمعنى المطلوب، وأثبت للعالم أجمع أن الإنسان قادر على تحقيق حلمه.
ولد أحمد حسن زويل في 26 فبراير 1946 بمدينة دمنهور بالبحيرة، لأب يعمل مراقبًا فنيًا بمديرية صحة دسوق، وهو الابن الوحيد في أسرته وله ثلاث شقيقات هن هانم، ونعمة، وسهام، حصل على الجنسية الأمريكية في عام 1982، عقب انتقاله للعمل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك)، وحصل على جائزة نوبل في الكيمياء لسنة 1999 لأبحاثه في مجال كيمياء الفيمتو، كأول عالم مصري وعربي يفوز بجائزة نوبل في الكيمياء.
في ذكرى ميلاد العالم الجليل نستعرض لأهم المعلومات عن اختراعه الذي غير العالم.
الفيمتو ثانية (بالإنجليزية: Femtosecond) هو جزء من مليون مليار جزء من الثانية أي (عشرة مرفوعة للقوة -15) والنسبة بين الثانية والفيمتو ثانية هي النسبة بين الثانية و32 مليون سنة.
ويُعد عام 1990، البداية الأولى لانطلاق الاختراع، وتمكن أحمد زويل من تثبيت اختراعه المعروف بكيمياء الفيمتو، وذلك بعد جهد مضني مع فريق بحثه القابع في معهد كاليفورنيا للتقنية امتد منذ العام 1979.
التصوير بسرعة عالية
ويعتمد نظام الفيمتو ثانية على الليزر، ويستطيع من خلاله التصوير بسرعة عالية، يساعد هذا النظام في مشاهدة حركة الجزيئات عند تفاعلها مع بعضها البعض، وتعد «الفيمتو سكند»، هي وحدة الزمنية التي يمكن التقاط الصورة الواحدة خلالها.
واستطاع العالم الجليل اكتشاف هذا النظام العلمي باستخدام نبضات الليزر قصيرة المدى وشعاع جزيئي داخل أنبوب مفرغ، مع كاميرا رقمية ذات مواصفات فريدة، والتي يمكنها تصوير ورصد حركة الجزيئات عند ولادتها وقبل التحاقها بباقي الجزئيات الأخرى، وتكوين الروابط الكيميائية بين بعضها ببعض في الوحدة الزمنية التي تلتقط فيها هذه الصورة وهي الفيمتو ثانية.
وباستخدام هذا الاختراع تستطيع فهم ما يحدث خلال التفاعلات الكيميائية والوصول إلى المعادلات والصيغ الكيميائية، مما يجعل من السهل التدخل السريع ومفاجئة التفاعلات الكيميائية عند حدوثها باستخدام نبضات الليزر تليسكوب للمشاهدة ومتابعة عمليات الهدم والبناء في الخلية، الأمر الذي كان بمثابة النواة للعديد من الأبحاث في مجال الطب والفيزياء وأبحاث الفضاء وغيرها.
وبالفعل، غيرت كيمياء الفيمتو نظريات البشر عن التفاعلات الكيميائية، باستخدام ثانية الفيمتو أصبح من السهل رؤية تحركات الذرات، كما يتم تخيلها، ويستخدم العلماء حول العالم الآن ثانية الفيمتو في دراسة وتحليل العديد من المواد الكيميائية بمختلف أشكالها السائلة والصلبة والغازية وتفاعلاتها مع بعضها البعض.
ميكانيكية التفاعلات
وتستخدم حاليا كاميرا «الفيمتو ثانية» على مستوى العالم لفهم ميكانيكية التفاعلات الكيميائية التي تحدث عند إذابة أي من المواد الكيميائية المختلفة في السوائل، أو لتطوير أنواع جديدة من المواد الصناعية لاستخدامها في الإلكترونيات.
رصد حركة الذرات
كما تستخدم في مجالات البحث الخاصة بدراسة الأنظمة البيولوجية المختلفة، وذلك من خلال مراقبة ورصد حركة الذرات فائقة السرعة باستخدام الكاميرا بل والتحكم فيها، خاصة أن هناك بعض التفاعلات الكيميائية التي نقوم بها لإنتاج مادة معينة قد ينتج عنها بعض التفاعلات الأخرى غير المرغوب فيها.
التحكم في التفاعلات
ولكن مع اكتشاف زويل المذهل أصبح بالإمكان التحكم في التفاعلات وتجنب التفاعلات غير المطلوبة، ودراسة العوامل المساعدة في التفاعلات الكيميائية وكيف يتم تصميم المكونات الإلكترونية للجزيئات ووصولا إلى أدق العمليات المتعلقة بالحياة مثل الطب وكيفية تطويره في المستقبل.
كما استطاع العالم الجليل، توثيق اكتشافه من خلال مؤلفاته ومنشوراته، ومن أهم منشورات زويل العلمية «التصوير الميكروسكوبي الإلكتروني رباعي الأبعاد»، ويشرح فيه استخدام المجهر الإلكتروني في الدراسة المجهرية للحصول على معلومات رباعية الأبعاد كثيرة مقارنة بالأدوات العلمية الأخرى، وكتاب «من الذرات إلى الطب»، بالإضافة إلى منشورات أخرى منها «رحلة عبر الزمن»، «الطريق إلى نوبل»، «عصر العلم»، «الزمن»، و«حوار الحضارات».