كورومبو الفيزياء
08-05-2009, 20:23
بسم الله الرحمن الرحيم
عالم جديد ولا نهائي. بدأ العالم يقتحمه في عصرنا الحالي بعد اكتشاف كاميرا الفيمتوثانية وبفضل أشعة الليزر.
لقد استطاع العلماء التوصل إلي طريقة جديدة لمعرفة ما يجري داخل النبات من تفاعلات. الأمر الذي أضاء لهم الطريق لمعرفة كيفية استفادة النبات من ضوء الشمس في عملية التمثيل الضوئي.
تبدأ القصة من الجامعة الملكية بلندن. حيث تمكن الباحثون من تصوير لقطات سريعة بالليزر لا تستغرق سوي عشرة أجزاء من الألف من البليون جزء من الثانية لمعرفة دور الألكترونات في عملية تحويل الطاقة.
هذه الطريقة سيكون لها أهمية كبري في الكشف عن كيفية انسياب الطاقة خلال أنظمة أخري مثل الأجهزة الألكترونية. ويمكن أن تقود إلي تطوير خلايا شمسية ذات كفاءة أكبر.
وفي البحث الذي نشرته مجلة "فيزيكال ريفيو ليترز" قام أيان ميرسر من الجامعة الملكية البريطانية بالتعاون مع باحثين آخرين بفحص بروتين يرمز إليه ب"LH2" وهو يمثل نظامًا معروفًا لدي الباحثين في التمثيل الكلوروفيللي أو التمثيل الضوئي.
وهذا البروتين يسهم في فصل الالكترونات من الماء وبعد ذلك تعمل هذه الألكترونات بدء التفاعل الذي ينتهي بتكوين السكريات من ثاني أكسيد الكربون.
ويقول د.ميرسر في تصريح لشبكة بي بي سي نيوز علي الإنترنت. إننا بشكل أكثر تعميمًا. نحاول فهم كيف تتحول الطاقة في الطبيعة عبر الجزيئات الكبيرة. حيث تعتبر عملية التخليق الضوئي مثالاً جيدًا لحدوث ذلك في الطبيعة بكفاءة عالية.
لقد تم إجراء أبحاث كثيرة وقيِّمة لمعرفة دور الألكترونات في اتمام هذه العملية وكان الهدف من ذلك بحث إمكانية رفع كفاءة وأداء الخلايا الشمسية في تحويل الطاقة. حيث إن معظمها يعمل حاليًا بكفاءة تدور حول 10% فقط.
الأمر الذي لايزال محاطًا بالغموض. هو درجة تفاعل الألكترونات. سواء مع بعضها البعض أو مع الجزيئات الأخري ضمن آلية البناء الضوئي.
وقد تم تطوير عدد من الطرق التي تقوم علي أساس استخدام أشعة الليزر لدراسة هذا التزاوج الألكتروني. لكن هذه الطرق يلزم لها أن تكون البروتينات الحساسة عرضة للآلاف. بل الملايين من نبضات الليزر. وهنا تأتي المشكلة. حيث إن هذه النبضات الليزرية يمكن أن تغير بنية البروتينات أو حتي تدمرها جميعًا!
أما طريقة د.ميرسر فيمكنها مراقبة عمليات تزاوج الألكترونات - أو اتحادها - مباشرة. باستخدام نبضة ليزر واحدة فائقة السرعة. تستمر لمدة 100 فيمتوثانية. أو أقصر - زمنيًا - بحوالي عشرة ملايين مرة من فلاش الكاميرا العادية.
ومثل هذه النبضات القصيرة تتكون من طيف عريض من الألوان. حيث يكون كل لون مرتبطًا بالطاقة الخاصة للفوتونات الضوئية التي تدخل في تكوينه.
وتعمل الطريقة الجديدة عن طريق تفتيت نبضات ليزر قوية إلي ثلاثة أشعة وتمرير هذه الأشعة في عينات البروتينات بنظام هندسي محدد.
الضوء الخارج من الجهة الأخري يعطي للمرة الأولي صورة لا غموض فيها لكيفية تفاعل الألوان المختلفة. وبالتالي الطاقات المختلفة داخل البروتين.
والحقيقة أن ذلك يحدث بشكل فوري وليس بشكل مفصل بدقة ولا بإحكام دقيق. ومعني ذلك أن بمقدور العلماء التقاط صورة لأي نظام قبل أن يصبح لدي الجزيء فرصة كي تتحرك ذراته علي نحو ذي أهمية.
وحسبما يقول د.ميرسر: إننا ننظر إلي شكل الشيء. حتي قبل أن يصل الليزر إليه.. إنه عالم جديد بأكمله لما يمكن أن تراه.
والطريقة الجديدة قابلة للتطبيق علي منظومة واسعة من العينات. التفاصيل الدقيقة لانتقال الألكترونات يمكن أن تصبح موضوعًا للدراسة في أنظمة تبدأ من الأجهزة الألكترونية حتي تصل إلي تصنيع وتصميم التركيبات الدوائية.
ويمكن الاستفادة من نتائج البحث في محاكاة تلك العملية عند تصميم خلايا شمسية أكثر كفاءة. فأية زيادة في كفاءة الخلايا الشمسية. حتي لو كانت طفيفة. سيكون لها آثار كبيرة علي مستوي العالم بأكمله.
وتعتبر الجامعة الملكية البريطانية صاحبة السبق في تطوير هذه الطريقة في مجال أشعة الليزر. حيث تتيح نطاقًا ضخمًا من الألوان في نبضات الليزر.
يقول العلماء إن هذا المصدر الجديد لليزر فتح آفاقًا جديدة في علوم البصريات. وموطن الجمال فيها أنك تستطيع بالفعل استخلاص المعلومات باستخدام لقطة واحدة فقط. فالبيانات الصادرة عنها أسرع كثيرًا من امكانية رؤيتها!
وهناك كثير من الدارسين الذين يسعون إلي تطبيق الطريقة الجديدة علي أبحاثهم.
إنها آفاق بلا حدود لا تفتح أبوابها الحصينة إلا لمن اختاروا الطريق الصعب والعمل الجاد والقتال من أجل الوصول إلي الهدف.. وهي كالسراب لمن ارتضي الكسل والتراخي واللامبالاة في عالم مذهل لا يرحم ولا يعترف بأحد من البشر غير أصحاب الهمم العالية والطموحات الكبيرة.
عالم جديد ولا نهائي. بدأ العالم يقتحمه في عصرنا الحالي بعد اكتشاف كاميرا الفيمتوثانية وبفضل أشعة الليزر.
لقد استطاع العلماء التوصل إلي طريقة جديدة لمعرفة ما يجري داخل النبات من تفاعلات. الأمر الذي أضاء لهم الطريق لمعرفة كيفية استفادة النبات من ضوء الشمس في عملية التمثيل الضوئي.
تبدأ القصة من الجامعة الملكية بلندن. حيث تمكن الباحثون من تصوير لقطات سريعة بالليزر لا تستغرق سوي عشرة أجزاء من الألف من البليون جزء من الثانية لمعرفة دور الألكترونات في عملية تحويل الطاقة.
هذه الطريقة سيكون لها أهمية كبري في الكشف عن كيفية انسياب الطاقة خلال أنظمة أخري مثل الأجهزة الألكترونية. ويمكن أن تقود إلي تطوير خلايا شمسية ذات كفاءة أكبر.
وفي البحث الذي نشرته مجلة "فيزيكال ريفيو ليترز" قام أيان ميرسر من الجامعة الملكية البريطانية بالتعاون مع باحثين آخرين بفحص بروتين يرمز إليه ب"LH2" وهو يمثل نظامًا معروفًا لدي الباحثين في التمثيل الكلوروفيللي أو التمثيل الضوئي.
وهذا البروتين يسهم في فصل الالكترونات من الماء وبعد ذلك تعمل هذه الألكترونات بدء التفاعل الذي ينتهي بتكوين السكريات من ثاني أكسيد الكربون.
ويقول د.ميرسر في تصريح لشبكة بي بي سي نيوز علي الإنترنت. إننا بشكل أكثر تعميمًا. نحاول فهم كيف تتحول الطاقة في الطبيعة عبر الجزيئات الكبيرة. حيث تعتبر عملية التخليق الضوئي مثالاً جيدًا لحدوث ذلك في الطبيعة بكفاءة عالية.
لقد تم إجراء أبحاث كثيرة وقيِّمة لمعرفة دور الألكترونات في اتمام هذه العملية وكان الهدف من ذلك بحث إمكانية رفع كفاءة وأداء الخلايا الشمسية في تحويل الطاقة. حيث إن معظمها يعمل حاليًا بكفاءة تدور حول 10% فقط.
الأمر الذي لايزال محاطًا بالغموض. هو درجة تفاعل الألكترونات. سواء مع بعضها البعض أو مع الجزيئات الأخري ضمن آلية البناء الضوئي.
وقد تم تطوير عدد من الطرق التي تقوم علي أساس استخدام أشعة الليزر لدراسة هذا التزاوج الألكتروني. لكن هذه الطرق يلزم لها أن تكون البروتينات الحساسة عرضة للآلاف. بل الملايين من نبضات الليزر. وهنا تأتي المشكلة. حيث إن هذه النبضات الليزرية يمكن أن تغير بنية البروتينات أو حتي تدمرها جميعًا!
أما طريقة د.ميرسر فيمكنها مراقبة عمليات تزاوج الألكترونات - أو اتحادها - مباشرة. باستخدام نبضة ليزر واحدة فائقة السرعة. تستمر لمدة 100 فيمتوثانية. أو أقصر - زمنيًا - بحوالي عشرة ملايين مرة من فلاش الكاميرا العادية.
ومثل هذه النبضات القصيرة تتكون من طيف عريض من الألوان. حيث يكون كل لون مرتبطًا بالطاقة الخاصة للفوتونات الضوئية التي تدخل في تكوينه.
وتعمل الطريقة الجديدة عن طريق تفتيت نبضات ليزر قوية إلي ثلاثة أشعة وتمرير هذه الأشعة في عينات البروتينات بنظام هندسي محدد.
الضوء الخارج من الجهة الأخري يعطي للمرة الأولي صورة لا غموض فيها لكيفية تفاعل الألوان المختلفة. وبالتالي الطاقات المختلفة داخل البروتين.
والحقيقة أن ذلك يحدث بشكل فوري وليس بشكل مفصل بدقة ولا بإحكام دقيق. ومعني ذلك أن بمقدور العلماء التقاط صورة لأي نظام قبل أن يصبح لدي الجزيء فرصة كي تتحرك ذراته علي نحو ذي أهمية.
وحسبما يقول د.ميرسر: إننا ننظر إلي شكل الشيء. حتي قبل أن يصل الليزر إليه.. إنه عالم جديد بأكمله لما يمكن أن تراه.
والطريقة الجديدة قابلة للتطبيق علي منظومة واسعة من العينات. التفاصيل الدقيقة لانتقال الألكترونات يمكن أن تصبح موضوعًا للدراسة في أنظمة تبدأ من الأجهزة الألكترونية حتي تصل إلي تصنيع وتصميم التركيبات الدوائية.
ويمكن الاستفادة من نتائج البحث في محاكاة تلك العملية عند تصميم خلايا شمسية أكثر كفاءة. فأية زيادة في كفاءة الخلايا الشمسية. حتي لو كانت طفيفة. سيكون لها آثار كبيرة علي مستوي العالم بأكمله.
وتعتبر الجامعة الملكية البريطانية صاحبة السبق في تطوير هذه الطريقة في مجال أشعة الليزر. حيث تتيح نطاقًا ضخمًا من الألوان في نبضات الليزر.
يقول العلماء إن هذا المصدر الجديد لليزر فتح آفاقًا جديدة في علوم البصريات. وموطن الجمال فيها أنك تستطيع بالفعل استخلاص المعلومات باستخدام لقطة واحدة فقط. فالبيانات الصادرة عنها أسرع كثيرًا من امكانية رؤيتها!
وهناك كثير من الدارسين الذين يسعون إلي تطبيق الطريقة الجديدة علي أبحاثهم.
إنها آفاق بلا حدود لا تفتح أبوابها الحصينة إلا لمن اختاروا الطريق الصعب والعمل الجاد والقتال من أجل الوصول إلي الهدف.. وهي كالسراب لمن ارتضي الكسل والتراخي واللامبالاة في عالم مذهل لا يرحم ولا يعترف بأحد من البشر غير أصحاب الهمم العالية والطموحات الكبيرة.