حسين القطان أول كويتي يتمكن من التحكم في حركة الإلكترونات داخل الزجاج وتحويله إلى مادة موصلة بسرعة الأتوثانية

ثامر السليم

في إنجاز كويتي جديد، تمكن باحث الفيزياء الكويتي حسين محمد القطان، المبتعث من جامعة الكويت، مع مجموعة من زملائه في مجموعة بحثية وحيدة من نوعها في العالم ومؤلفة من باحثين من ألمانيا واليابان في جامعة أريزونا الأميركية بإشراف أستاذ الفيزياء والضوء د.محمد حسن «من التحكم في حركة الإلكترونات داخل الزجاج وتحويله إلى مادة موصلة بسرعة الأتوثانية».

وقال حسين القطان لـ«الأنباء»: التحقت بجامعة أريزونا كمبتعث من جامعة الكويت لدراسة الدكتوراه في الفيزياء الذرية، وانضممت لمجموعة د.محمد ثروت حسن للتخصص في فيزياء الأتوثانية.

في آخر أبحاثنا المنشورة في مجلة Nature Photonics المصنفة الأولى عالميا في مجال الذرة والضوء قمنا بقياس حركة الالكترونات داخل المواد العازلة في زمن الأتوثانية.

وأشار الي أن د.أحمد زويل قد حصل على جائزة نوبل عام 1999 لقدرته على رصد حركة الجزيئات والذرات في الفيمتوثانية، لافتا الي اننا قمنا في هذا البحث بالتكملة على ما قام به د.زويل من قبل بثبر أغوار المادة بشكل أكبر ألف مرة وقمنا برصد والتحكم بحركة الالكترونات في مادة الزجاج باستخدام ليزر الأتوثانية.

وقال: عملنا لم يقف عند هذا الحد فنحن الآن نعمل على التحكم في الإشارات الضوئية المنعكسة من الزجاج والتي ستمكننا من نقل المعلومات محملة على الليزر ما يعني زيادة حجم المعلومات وسرعة نقلها مسافات واسعة تصل إلى أعماق الفضاء.

وأوضح أن هذا الإنجاز العلمي يشكل جزءا رئيسيا من رسالته للدكتوراه، معربا عن طموحات المجموعة البحثية في تحقيق الخطوة القادمة وهي التقاط صور لحركة الالكترونات داخل المواد بنفس السرعة الزمنية والتي تعد النقطة المتممة للرسالة.

وقال ان التقنية عملت على تطوير نبضات الليزر في أجهزة المطياف الضوئي فزادت سرعتها ألف مرة (أتوثانية) مما يجعلها قادرة على رصد حركة الإلكترونات.

وافاد بأنه باستخدام الرسم الطيفي يمكن تطبيق تقنية «قياسات الوقت الطيفي» التي تعتمد على توجيه ضوءين مختلفين الى المادة يسمى أحدهما «المؤثر» وله تأثير قوي على المادة فدوره إثارة الإلكترونات لتنتقل إلى مستوى طاقة أعلى وأما الآخر فيسمى «المسبار»، وعلى عكس المؤثر فالمسبار شعاع ليزر ضعيف وليس له تأثير على المادة ودوره تصوير حركة الإلكترونات فحسب.

واوضح ان الفريق البحثي استخدم قطعة من الزجاج وسلط عليها شعاعي الليزر «المؤثر» و«المسبار»، فأما «المؤثر» فقد غير الخصائص الضوئية للزجاج وأما «المسبار» فهو آلية رصد هذا التغيير إذ ينعكس الضوء منه ليشكل طيفا ضوئيا (الرسم الموجي) مميزا للزجاج في حالة التوصيل للكهرباء أو في حالته كمادة عازلة «كما يزودنا بمعلومات عن حركة الإلكترونات داخل الزجاج».

وبين انه تم استعمال تقنية «قياسات الزمن الطيفية»، وتعني في الفيزياء دراسة العمليات الديناميكية في المواد والتفاعلات الكيميائية وكلما كان المسبار أسرع كانت دقة الرصد الزمني أعلى وعليه فإن دقة أجهزة التحليل الطيفي المستندة إلى ليزر الفيمتوثانية تكون أعلى من دقة أجهزة النانوثانية وتعد الأتوثانية أدقها الآن على الإطلاق.

وذكر أن الفريق توصل من خلال استخدام مادة ثاني أكسيد السيليكون (الزجاج) وهي في الأصل مادة عازلة للكهرباء وسلط عليها شعاعا من موجات الضوء بمجال كهربائي قوي وبسرعة الأتوثانية للتحكم في حركة الإلكترونات داخل الزجاج ليغير خصائصه من مادة عازلة للكهرباء الى مادة موصلة للكهرباء وتحديد سرعة حركة الإلكترونات والمدى الزمني لتحول الزجاج من مادة عازلة إلى مادة موصلة في زمن الأتوثانية.

من جانبه، ذكر أستاذ الفيزياء والضوء المشرف على البحث محمد ثروت حسن ان هذا البحث يمكن حسين وزملاءه بالمجموعة من القيام بالتحكم في حركة الالكترونات باستخدام الليزر في حالة المادة العازلة (الزجاج) وتحويلها إلى مادة موصلة في زمن متناهي الصغر وهو الأتوثانية والذي يمثل مليار المليار جزء من الثانية الواحدة.

وأضاف ان هذا البحث سيكون له تطبيقات كثيرة منها تطوير الالكترونيات الضوئية والتي ستكون أسرع مليار مرة من الالكترونيات الحالية كما سيمكن من التواصل ونقل المعلومات باستخدام الليزر»، مشيرا الي ان الباحث حسين القطان يقوم بعمل رائع وانتظر منه الكثير والكثير في الفترة القادمة.