Sunday, October 10, 2004

http://ait.ahram.org.eg/Archive/Index.asp?DID=8258&CurFN=MAKA0.HTM


ثلاثه ايام في رحاب احد معامل حمله نوبل‏(1)‏
لقاء مع الاب الروحيللنانو حاسب
تجارب مثيره لبناء حاسبات تتكون من بضع ذرات




في منطقه غابات هادئه رائعه الجمال فوق المرتفعات المطله علي مدينه زيوريخ السويسريه جمعت اي بي ام‏350‏ من خيره عقولها علي الاطلاق داخل مبني ابيض مائل قليلا للون الرمادي انيق وبسيط وعملي التصميم وتغمره تجهيزات فائقه التقدم‏,‏ ربما لم يرها كثير ممن افنوا عمرهم في هذه الصناعه فجعلته واحدا من اهم مراكز الابحاث وعلوم المستقبل في مجال الحاسبات وتكنولوجيا المعلومات والالكترونيات علي مستوي الشركه والعالم‏,‏

والاسبوع قبل الماضي اتيحت لي الفرصه لقضاء ثلاثه ايام داخل هذا المحراب العلمي المتميز الذي ينقلك الي المستقبل فور ان تتخطي بابه الخارجي مباشره‏,‏ حيث توجد علي اليسار قاعه عرض خاصه بنظم ومنتجات لن نشاهدها في الاسواق او تصل لايدينا قبل ثلاث او خمس سنوات علي الاقل‏,‏ واذا ما لملمت شتات فكرك بعد هذه النقله نحو المستقبل ستجد امامك الكثير مما يولد لديك خليطا من الدهشه والاحترام تجاه ما يقوم به هولاء العلماء داخل المركز من بحوث‏,‏ بعضها يستهدف توليد ادوات تكنولوجيه تضمن انتاج دواء رخيص وبسرعه لامراض ليس لها علاج الان‏,‏ وبعضها الاخر يترجم لك اللغه الصينيه بمجرد النظر للكلمات اذا ما كنت في احد ميادين بكين ورايت لافته لم تستطع فهمها‏,‏ وبعضها اخترع الاب الروحي للنانو حاسب‏,‏واقصدر ببه هنا ذلك الجهاز فائق التطور الذي يتلاعب بذرات وجزيئات الماده‏,‏ كما يلهو الطفل بكرته النطاطه ليصنع اجهزه وادوت متناهيه الصغر تودي وظائف مذهله‏.‏

اختارت اي بي ام لهذه الزياره‏13‏ صحفيا من اوروبا وصحفيا وحيدا من منطقه الشرق الاوسط وافريقيا هو كاتب هذه السطور‏,‏ والهدف كان الاطلاع علي اخر المستجدات في مجال الحاسبات الشخصيه والمحموله واستعراض المشروعات البحثيه الاخري الجاريه بالمركز وتوجهات البحث العلمي في صناعه تكنولوجيا المعلومات ككل‏.‏

وبالنسبه لي كانت هذه اول مره ادخل فيها مركزا بحثيا خرجت من احد معامله جائزه من جوائز نوبل‏,‏ ولذا كنت شغوفا بالدخول الي المعمل الذي خرجت منه الجائزه‏,‏ وفيما يبدو ان الدكتوره كارين فيي مدير الاتصالات بالمركز‏,‏ والتي نسقت الزيارات داخل المعامل‏,‏ قد تحسست هذه الرغبه لدي غالبيه اعضاء الوفد الصحفي‏,‏ ربما استنادا الي خبره سابقه مع هذه النوعيه من الزيارات‏,‏ لذلك ما ان انتهي العرض الرصين والمبهر للدكتور دوجلاس دايكمان مدير بحوث علوم الحاسب بالمركز حول مستقبل استراتيجيات البحث والتطوير داخل صناعه تكنولوجيا المعلومات‏,‏ حتي اعلنت الدكتوره كارين عن بدء زياره المعمل الذي خرجت منه جائزه نوبل‏,‏ والتي حازها جهاز فائق التقدم فتح مجالا واسعا لنوعيه جديده من البحوث العلميه‏,‏ يتوقع ان تقلب صناعات الحاسبات والمعلومات والالكترونيات والاتصالات وسائر العلوم الاخري راسا علي عقب خلال السنوات المقبله‏,‏ ونظرا للاهميه الفائقه لهذا المسار العلمي وما يحمله من تشويق لم املك سوي البدء بعرضه قبل غيره من التفاصيل الاخري التي حفلت بها الزياره‏.‏

في هذا المعمل يوجد الجهاز الذي طوره العالمان الكبيران الدكتور جيرد بيننج والدكتور هينريش روهير وفازا بسببه بجائزه نوبل للفيزياء‏,‏ وهو عباره عن ميكروسكوب فريد من نوعه وغير مسبوق علي الاطلاق‏,‏ ويطلق عليه اسم ‏scanningtunnelingmicroscope‏

او ميكروسكوب المسح النفقي‏),‏ والاسم مستمد من الطريقه او الفكره التي يستتند اليها‏,‏ فالمعروف ان الذرات والجزيئات التي تشكل الماده تكون بطبيعتها في حاله اتصال او تواصل‏,‏ لكن البحوث النظريه والعمليه السابقه اوضحت انه من الناحيه الواقعيه لا تكون الذرات والجزيئات متصله اتصالا تاما ببعضها البعض‏,‏ ولكن يفصل فيما بينها مسافات متناهيه الصغر لم يكن متاحا من قبل ملاحظتها او تصويرها او التعامل معها باي شكل‏,‏ وهذه المسافات يطلق عليها العلماء الانفاق التي اذا ما تم ملاحظتها وتصويرها والتعامل معها بشكل او باخر امكن التعامل مع كل ذره او جزيء علي حده وبشكل منفرد بل والتقاط ذره واحده او جزيء واحد من بين ملايين الذرات المكونه للماده واعاده وضعها او رصها في مكان جديد من اجل بناء ادوات واجهزه ومواد جديده وفق خصائص ومواصفات وتخطيط مسبق‏,‏ ومن هنا جاءت تسميته بميكروسكوب المسح النفقي‏.‏

يوجد الميكروسكوب بغرفه مطله علي الحدائق والغابات الرائعه المحيطه بالمركز من جميع الجهات‏,‏ وهو ليس ميكروسكوبا عاديا ولا يمكن رويته مباشره بل مثبت داخل حاويه كبيره اقرب الي الشكل البيضاوي ومتصله بسلسله من المضخات والاجهزه المساعده ومعدات التحكم التي تشكل نظاما معقدا‏,‏ يكاد يملا الحجره بالكامل‏,‏ وتقوم المضخات والنظم المساعده بتفريغ الهواء داخل وحول الميكروسكوب الي مستويات فائقه جدا‏,‏ كما تقوم بتخفيض درجه الحراره التي يعمل فيها الميكروسكوب الي ما يزيد علي‏250‏ درجه مئويه تحت الصفر‏,‏ وبذلك فان الميكروسكوب يعمل في بيئه فائقه التفريغ الهوائي وفائقه في تبريد درجه الحراره‏,‏ وتشغيله والتحكم فيه يتم من خلال حاسب متصل به من الخارج محمل عليه برمجيات بالغه التطور‏,‏ جري بناوها خصيصا لهذا الميكروسكوب لتنقل للعلماء ما يلتقطه الميكروسكوب من صور علي المستوي الفائق الصغر النانو‏,‏ كما تنقل للميكروسكوب اوامر وتعليمات العلماء لكيفيه التعامل مع الذرات والجزيئات والانفاق المتناهيه الصغر التي يراها‏.‏

ولتوضيح الطريقه التي يعمل بها الميكروسكوب قام احد العلماء الشبان بالمعمل لم يتجاوز عمره الثلاثين بعرض فيلم فيديو قصير تم نقله من الميكروسكوب‏,‏ ويصور هذا الفيلم كيف ساعد الميكرسكوب الفريق العلمي في التلاعب بذرتين من الذهب ونقلهما من مكان لاخر فوق طبقه من النحاس سمكها ثلاثه جزيئات فقط‏,‏ وكيف استطاع الميكروسكوب بناء عمودين فائقي الدقه والارتفاع من ذرات النحاس حاصرا ذرتي الذهب ومنعهما من الهروب الي مكان اخر علي السطح‏,‏ كما اظهر الفيلم كيف استطاع العلماء تغيير وتبديل الشحنه الكهربيه لذرتي الذهب اكثر من مره ما بين الشحنه السالبه والموجبه وحاله التعادل بمجرد ضغطه ذر علي لوحه مفاتيح الحاسب المتصل بالميكروسكوب‏.‏

ومن خلال الصور الملتقطه لهذه التجربه يتضح ان الميكروسكوب مزود داخليا باداه مخروطيه الشكل تشبه القمع ان جاز التعبير بها طرف او راس مسنن فائق الدقه يسمح لذره او جزيء واحد لكي يمر منه‏,‏ وان الذرات والجزيئات المطلوب وضعها علي السطح تتجمع في هذا القمع او الطرف المسنن ليقوم باسقاطها في مكانها المحدد‏,‏ وقد عرض الباحث صوره لمجموعه من الذرات تم وضعها علي سطح صلب لتشكل شعار شركه اي بي ام‏..‏ بمعني اخر قام الفريق برص الذرات الاحاديه ذره وراء ذره بجوار بعضها البعض لتكون في النهايه اسم الشركه‏,‏ وباللون الازرق علي السطح الصلب المكون من طبقه سمكها ثلاث جزيئات فقط‏,‏ وهو امر مذهل بكل المقاييس التي كان متعارفا عليها من قبل في عالم الفيزياء وصناعه المواد الجديده‏.‏

ويقول العلماء ان لديهم ست طرق للتلاعب او التاثير علي الذرات والجزيئات الاولي يطلق عليها الطريقه الجانبيه‏,‏ وفيها تنقل الذرات او الجزيئات عبر السطح من خلال توظيف قوي الطرد والجذب بين الراس المسنن للطرف المخروطي بالميكروسكوب والسطح الذي ستوضع او ترص عليه الذرات‏,‏ والثانيه يطلق عليها الطريقه الراسيه‏,‏ وتعتمد علي‏:‏ الانتقال العكسي للذرات والجزيئات بين السطح والراس المسنن للميكروسكوب‏,‏ والثالثه تشبه التلاعب الراسي‏,‏ ولكن يحدث خلالها التصاق للذرات او الجزيئات مباشره في الغاز المحيط بها‏,‏ والرابعه طريقه التلاعب عن طريق الفصل ويتم فيها اختيار روابط معينه داخل الجزيء‏,‏ ويجري تكسيرها بعمليات المسح النفقي‏,‏ والخامسه هي طريقه التلاعب بالذرات من خلال التوليف والتركيب وتشكيل روابط مختاره او انتقائيه بين اثنين من وحدات الجزيء‏,‏ والسادسه هي التلاعب عن طريق تغيير بنيه الجزيء الداخليه اعتمادا علي قوي الجذب والطرد في السن او الطرف الدقيق بالميكروسكوب‏.‏

ومن خلال حوار سريع مع الدكتوره كارين عقب انتهاء زياره المعمل‏,‏ فهمت انه بالامكان ان نعتبر هذا الميكروسكوب فاتحه لنوعيه جديده من العلوم التي تعمل علي المستوي المتناهي والفائق الصغر والمعروفه باسم بعلوم مستوي النانو التي يتوقع ان تشكل عصب البحوث العلميه المتقدمه في المستقبل وستضطلع باجراء بحوث مجهريه فائقه الدقه تستند الي مسح او تصوير الانفاق الموجوده بين الذرات والجزيئات وفهمها والتعامل معها وتوظيفها في التاثير علي اوضاع واماكن الذره الواحده والجزيء الواحد من الماده وخصائصها وسلوكها وعلاقاتها مع غيرها من الذرات‏,‏ بما يسمح بتجميع وتركيب مواد وادوات لتكنولوجيا المعلومات والاتصالات والالكترونيات فائقه الصغر‏,‏ وهذه النوعيه من العلوم لاتزال في بدايتها‏,‏ وتحتاج لتبادل المعارف النظريه والعمليه بين العلماء في المراكز المختلفه‏,‏ ولذلك انشئت شبكه لعلوم النانو هدفها تنفيذ مشروعات مشتركه في هذا المجال‏.‏

بعد زياره هذا المعمل شعرت بانني امام اختراع لا استبعد ان يطلق عليه مستقبلا الاب الروحي للنانو حاسب والنانو معالج والنانو تخزين والنانو ذاكره والنانو تليفون والنانو كاميرا وغيرها‏,‏ فبواسطه المنهج الذي يعمل به سيتم بناء هذه الاجهزه من بضع ذرات‏,‏ ومن ثم ستبدو هذه الاجهزه صغيره جدا من حيث الحجم‏,‏ وفي الوقت نفسه مزوده بامكانات توهلها للقيام بوظائف هائله‏,‏ وهناك نماذج لهذه الاجهزه تجاوزت التصورات النظريه ودخلت مرحله الاختبار العملي‏,‏ وسيكون البعض منها بين ايدينا خلال السنوات المقبله‏.‏


0 Comments:

Post a Comment

<< Home