لكل محبي الكيمياء شرح فيمتو ثانية

الكيمياء من العلوم الأساسية القديمة، ولكنها من العلوم المتطورة لدراسة العناصر ومركباتها، وتشمل الكيمياء الفيزيائية والعضوية وغير العضوية، والكيمياء الإشعاعية والحرارية والحيوية والفراغية والتحليلية وغيرها. وهي تشكل مجالات علمية مستقلة بالرغم من أن تفاعلها معاً كان أساسياً ومهماً لتقدم كل منها. ويعزى كثير من التقدم والتطور في حياتنا اليومية وفي تطور الصناعة والزراعة وغيرها إلى ما أنجزه الكيميائيون.

ومن ذلك الإنجازات الرائعة التي تمت في نهاية القرن العشرين ما يسمى بـ(كيمياء الفيمتو).

ولقد ظهرت (كيمياء الفيمتو) بجهود البروفيسور أحمد زويل الذي حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1999م. وقد تم تقديم هذه الجائزة ـ كما تقول الأكاديمية السويدية الملكية للعلوم ـ لدراساته المتميزة حول إظهار إمكانية رؤية الكيفية التي تتحرك بها الذرات داخل الجزيئات خلال التفاعل الكيميائي بواسطة تقنية الليزر السريعة، ونظراً لطريقته الرائدة في مجال التفاعلات الكيميائية الأساسية من خلال استخدام ومضات قصيرة واستعمال معيار جديد للزمن هو (الفيمتو ثانية).

ماهي كيمياء الفيمتو؟

في عام 1979م بدأ الدكتور أحمد زويل ومجموعته البحثية في معهد (كاليفورنيا للتقنية) محاولة استخدام نبضات من أشعة الليزر مع شعاع جزيئي في وسط مفرغ من الهواء لدراسة الكيمياء فائقة السرعة للمرحلة الانتقالية، إلا أن تقنية الليزر المتاحة في ذلك الوقت لم تمكنهم من ملاحقة الجزيئات المتفاعلة.

وفي أوائل الثمانينيات أمكن لمجموعة بحثية في معامل (بل) في نيوجرسي الحصول على نبضات الليزر متناهية القصر، والتي يمكن أن تعمل في نطاق «الفيمتو ثانية». وقد أعطى ذلك للدكتور زويل سلاحه المرتقب لتنفيذ فكرته الفريدة والممتازة، لكي يباغت الجزيئات أثناء وجودها في الفترة الانتقالية، ويعرف آليات تفاعلها، وليصبح أحمد زويل رائداً لما يسمى بـ(كيمياء الفيمتو). وفي عام 1990م نشرت مجلة العلم الأمريكية مقالة له بعنوان (ميلاد الجزيئات) والذي عرض فيها اكتشافه الجديد.

لقد كانت أبحاث الباحثين الذين سبقوا العالم أحمد زويل تركز على دراسة حركات الجزيئات فور التحاقها ببعضها، أما أبحاثه فتقوم على دراسة حركة الجزيئات منذ ولادتها وقبل التحاقها ببعضها. ولا تستغرق هذه العملية سوى جزء من الثانية. حيث بدت عبقريته في إيجاد وسيلة جديدة تساعد على اختراق هذا الزمن، والتدخل لمعرفة تفاصيل حركة الجزيئات، وما يحدث لها في أقل من جزء من الثانية.

وباستخدام أشعة الليزر وكاميرا متطورة ودقيقة جداً تمكن معها من تصوير ما يجري من تفاعل كيميائي بين الجزيئات في زمن قياسي جداً هو (الفيمتو ثانية).

fs = (femtoseconds)

وتساوي الفيمتوثانية = 1-15 من الثانية الواحدة أي واحد على مليون من البليون من الثانية.

ونسبة هذه المدة من الثانية تعادل من الناحية الجيولوجية حوالي

وتكمن أهمية هذا الإنجاز العلمي في استخدام أشعة الليزر كميكروسكوب قوي جداً وقادر على توضيح تفاصيل الصورة بحيث يمكن التدخل في أحرج الأوقات والتعامل مع أصغر الجزيئات بسرعة رهيبة، لتغيير مركباتها الكيميائية. وقد تمكن العالم أحمد زويل ومجموعته البحثية من تصوير الجزيء كصورة مجسمة بأبعادها الثلاثة، وليس ببعد واحد فقط.

أهمية كيمياء الفيمتو

يصعب أن نتحدث هنا عن مستقبل وأهمية (كيمياء الفيمتو) بالتفصيل، ولكن العالم أحمد زويل يقول: إن ما توصلت إليه هو تصوير حركة الجزيء، وهذا يفتح مجالات كثيرة في الكيمياء والطب والصناعة والزراعة، وهو اكتشاف يمكن أن نعالج به بعض الأمراض الخطيرة مثل السرطان والشلل والسكري، لأننا نستطيع أن نصور الخلايا الموجودة في جسم الإنسان، ونعرف إمكانية إصابة الجسم بمرض معين عن طريق التعرف على أخطاء الخلية.

كما يمكن تصوير عملية الهدم والبناء في الخلية، وباستخدام زمن الفيمتو وأشعة الليزر يمكن إجراء بعض العمليات الجراحية وبعض التطبيقات في علوم الفضاء والاتصالات والإلكترونيات.