أحمد زويل نبذه عنه

احمد حسن زويل. 26 فبراير 1946 – 2 أغسطس 2016

نبذه ومقدمه

أحمد زويل ، بالكامل أحمد حسن زويل ، (من مواليد 26 فبراير 1946 ، دمنهور ، مصر – توفي في 2 أغسطس 2016 ، باسادينا ، كاليفورنيا ، الولايات المتحدة) ، كيميائي مصري المولد حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1999 عن تطويره. تقنية ليزر سريعة مكنت العلماء من دراسة عمل الذرات أثناء التفاعلات الكيميائية. خلق هذا الاختراق حقلاً جديدًا في الكيمياء الفيزيائية يُعرف باسم femtochemistry. زويل هو أول مصري وأول عربي يفوز بجائزة نوبل في فئة العلوم.

بعد حصوله على بكالوريوس العلوم. (1967) و م. (1969) من جامعة الإسكندرية ، التحق زويل بجامعة بنسلفانيا ، حيث حصل على درجة الدكتوراه في عام 1974. بعد ذلك بعامين انضم إلى هيئة التدريس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وفي عام 1990 تم اختياره كأول أستاذ في المدرسة لينوس بولينج الفيزياء الكيميائية. عمل زويل أيضًا كأستاذ زائر في عدد من المؤسسات ، بما في ذلك جامعة تكساس إيه آند إم ، وجامعة أيوا ، والجامعة الأمريكية في القاهرة. أسس (2011) مدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا ، وهو معهد رائد للتكنولوجيا في القاهرة.

نظرًا لأن التفاعلات الكيميائية لا تدوم إلا من 10 إلى 100 فيمتوثانية (fs) – أي فيمتوثانية واحدة تساوي 0.000000000000001 ثانية ، أو 10-15 – اعتقد الكثير أنه سيكون من المستحيل دراسة الأحداث التي تشكل تفاعلًا. ومع ذلك ، في أواخر الثمانينيات ، كان زويل قادرًا على عرض حركة الذرات والجزيئات باستخدام طريقة تعتمد على تقنية الليزر الجديدة القادرة على إنتاج ومضات ضوئية تبلغ مدتها عشرات الفمتوثانية فقط. أثناء هذه العملية ، المعروفة باسم التحليل الطيفي للفيمتو ثانية ، تم خلط الجزيئات معًا في أنبوب مفرغ حيث يبث ليزر فائق السرعة نبضتين. زودت النبضة الأولى الطاقة للتفاعل ، وفحصت الثانية الحركة الجارية. ثم تمت دراسة الأطياف المميزة ، أو أنماط الضوء ، من الجزيئات لتحديد التغيرات الهيكلية للجزيئات. مكّن اكتشاف زويل العلماء من اكتساب مزيد من التحكم في نتيجة التفاعل الكيميائي ، وكان من المتوقع أن يكون له العديد من التطبيقات. استخدم زويل أيضًا عناصر كيمياء الفيمتو لابتكار مجهر إلكتروني رباعي الأبعاد ، تمكن المشغلون من خلاله من التحقيق في ديناميات الذرات أسرع بمليار مرة من المجاهر السابقة.

وقالت جمعية نوبل في بيانها الصحفي الذي أعلنت فيه فوز زويل بجائزة 1999 للكيمياء: “باستخدام التحليل الطيفي للفيمتو ثانية ، يمكننا للمرة الأولى في” الحركة البطيئة “ملاحظة ما يحدث عند عبور حاجز التفاعل”. يدرس العلماء في جميع أنحاء العالم العمليات باستخدام التحليل الطيفي للفيمتوثانية في الغازات والسوائل والمواد الصلبة وعلى الأسطح وفي البوليمرات. تتراوح التطبيقات من كيفية عمل المحفزات وكيفية تصميم المكونات الإلكترونية الجزيئية ، إلى الآليات الأكثر دقة في عمليات الحياة وكيفية إنتاج الأدوية في المستقبل “.

الملخص

سيبقى أحمد زويل في الذاكرة إلى الأبد لثلاثة أسباب رئيسية: أولاً ، كان الفرد هو الذي أظهر لأول مرة أن بنية وديناميكيات الذرات في الحالة الانتقالية للتفاعلات الكيميائية يمكن تحديدها من خلال الاستخدام الحكيم لليزر فائق السرعة ، في مجال أنه كان رائدا ، والذي صاغ من أجله ، يسمى فيمتوتشيميستري ؛ ثانيًا ، قام بتحويل كل من حيود الإلكترون في الطور الغازي والمجهر الإلكتروني النافذ من خلال تحسين الدقة الزمنية بمقدار 10 أوامر من حيث الحجم ، مع الاحتفاظ في نفس الوقت بالدقة المكانية للفحص المجهري الإلكتروني على المستوى الذري ؛ وثالثًا ، كان أول مبعوث علمي أمريكي إلى الشرق الأوسط (عينه الرئيس أوباما). بالنسبة إلى كل من عرفه ، كان شخصًا طيب القلب ، محسنًا للحياة يتمتع ببراعة تقنية استثنائية باعتباره خبيرًا تجريبيًا ومفكرًا عميقًا ، وكان إبداع إنتاجه استثنائيًا أيضًا. أظهر مهارات رائعة كجمع تبرعات مغامر في تصميمه على إنشاء مدينة زويل للعلوم والتكنولوجيا في ضواحي القاهرة الحبيبة. كما أثر بشكل كبير على مخطط لوريال – اليونسكو لمنح جوائز للنساء في مجال العلوم.

مقدمة
كان أحمد زويل ، الحائز الوحيد على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1999 ، والعديد من الجوائز الوطنية والدولية الأخرى ، محاضرًا كاريزميًا. على حد تعبير صديقه وحائز آخر على جائزة نوبل في الكيمياء (2006) ، روجر كورنبرغ (ForMemRS 2009) (Kornberg 2018):

حبه للعلم وحبه للناس وحبه للحياة يبدأ فقط في وصف مجمل الرجل المذهل. أتذكر سطور شكسبير:
“كانت حياته لطيفة ، واختلطت العناصر فيه لدرجة أن الطبيعة قد تقف وتقول للعالم كله ،” كان هذا إنسانًا “.
لقد شجعني ، وعزز ثروتي ، وكان من اللحظات الأولى أصدق أصدقائي. لم أعرف أبدًا أي شخص دافئ وحقيقي بهذه الطريقة.
كصديق شخصي منذ أن تعرفت عليه لأول مرة في عام 1977 ، أردد المشاعر التي عبر عنها روجر كورنبرغ. شاركت مع زويل في تأليف كتاب من بين 16 كتابًا واثنين من أوراقه البحثية البالغ عددها 700 أو نحو ذلك. شاركت أيضًا في ندوة مؤسسة ويلش التي نظمها في عام 2007 حول “علم الأحياء الفيزيائية: من الذرات إلى الطب”.

، الأمر الذي دفعنا بدوره إلى كتابة دراسة المجهر الإلكتروني رباعي الأبعاد: التصوير في المكان والزمان .

كما وصف مالكولم لونجير في مكان آخر (Longair 2018) ، كانت محاضرة زويل سكوت في مختبر كافنديش في كامبريدج عام 2005 بعنوان فيزياء الحياة '' ، والتي أقنعت القسم بوجود فرص هائلة لأبحاث الفيزياء الأصلية في الفيزياء ”. من الطب’. وصفت Longair محاضرات زويل بأنها جولة القوة التي أقنعت حتى أكثر الفيزيائيين المتشككين تشددًا بالفرص العظيمة للفيزياء المبتكرة في المجال العام لفيزياء الطب … التطبيقات الخيالية في المجالات الطبية الحيوية ، والتي أحمد جعله خاصًا به ، كان الوحي “. كان دعم زويل بلا تحفظ عنصراً أساسياً في إقناع مؤسسة ولفسون وجامعة كامبريدج بالأهمية المجتمعية لهذه المبادرة ، وهناك الآن مبنى فيزياء الطب وبرنامج بحثي مزدهر كجزء من مختبر كافنديش.

حياة سابقة
ولد أحمد زويل في دمنهور ، “مدينة حورس” ، على بعد 60 كيلومترًا من الإسكندرية في مصر ، لكنه قضى طفولته في فرع رشيد بدلتا النيل بمدينة دسوق ، موطن مسجد سيدي إبراهيم الشهير. . كان والده حسن موظفًا حكوميًا. سمحت والدته روحية ، التي كان قريبًا منها طوال حياته ، له ولشقيقاته الثلاث بالتجول بحرية في الريف النيلي. التحق بجامعة الإسكندرية ، وتخرج منها بدرجة بكالوريوس العلوم مع مرتبة الشرف العليا. حتى عندما كان طالبًا في المدرسة الثانوية ، كان مفتونًا برياضيات الكيمياء. يقول في كتابته عن جائزة نوبل (13):

تقدم [الكيمياء] ظواهر معملية أردت ، كصبي ، إعادة إنتاجها وفهمها. في غرفة نومي صنعت جهازًا صغيرًا من موقد الزيت الخاص بأمي (لصنع القهوة العربية) وعدد قليل من الأنابيب الزجاجية ، لأرى كيف يتحول الخشب إلى غاز محترق ومادة سائلة.
بعد تخرجه من الإسكندرية بدرجة البكالوريوس ، تم تعيين زويل في منصب جامعي معيدًا لمواصلة البحث للحصول على درجة الماجستير وتعليم الطلاب الجامعيين. أكمل درجة الماجستير في 18 شهرًا ، وعمل بشكل أساسي على التغيرات الطيفية للجزيئات المختلفة في المذيبات المختلفة. اقترح عليه أساتذته رفعت عيسى وسمير العزبي أن يتابع دراسته للحصول على درجة الدكتوراه في الولايات المتحدة. كان من الصعب ترتيب ذلك ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أن المخزونات الأمريكية في مصر كانت منخفضة جدًا في ذلك الوقت (1967). هاجر معظم الطلاب المصريين إلى الاتحاد السوفياتي أو أوروبا الشرقية للحصول على درجة الدكتوراه. ومع ذلك ، فقد حصل على منحة دراسية من جامعة بنسلفانيا التي قدمت رسومًا دراسية وراتبًا شهريًا قدره 300 دولار.

Figure 1.
منظر مميز لأحمد زويل على مقعده في فيمتولاند في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. (الصورة: المحفوظات ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.) (نسخة على الإنترنت بالألوان.)

جامعة بنسلفانيا وبيركلي ، كاليفورنيا
كان المشرف البحثي على زويل في جامعة بنسلفانيا ، فيلادلفيا هو البروفيسور روبن هوشستراسر ، وهو كيميائي فيزيائي مثير للإعجاب ومتعدد الاستخدامات (تخرج في جامعة هيريوت وات). كان Hochstrasser قد عمل كعضو فريق عمل في جامعة كولومبيا البريطانية قبل أن ينتقل إلى “Penn” ، حيث كان رائدًا في مختبر الأبحاث حول بنية المادة (LRSM). تأثر زويل به كثيرًا كمشرف ، وأيضًا بالعديد من أولئك الذين قدموا دورات محاضرات عليا هناك ، وخاصة جي آر شريففر ، الذي ألقى محاضرات ممتازة في ميكانيكا الكم. في الفترة التي قضاها مع Hochstrasser ، نشر زويل 10 أوراق جديرة بالاهتمام حول موضوعات مثل تأثير ستارك للجزيئات البسيطة ، وتأثير زيمان في المواد الصلبة مثل أيون النتريت والبنزين ، والكشف البصري للرنين المغناطيسي (ODMR) ، وتقنيات الرنين المزدوج.

في أوائل عام 1974 ، بدأ زويل عمله بعد الدكتوراه في كلية الكيمياء ، جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، في مجموعة تشارلز بي هاريس. كانت هذه نقطة تحول مهمة في حياته المهنية ، لأنه أثناء العمل مع هاريس ، ظهرت له أهمية مفهوم التماسك. نشر هو وهاريس عدة أوراق بحثية حول التماسك في الثنائيات المثقوبة إلكترونيًا (1-4).

أثر تشارلز هاريس بشكل كبير على مسيرة زويل المبكرة. لقد كتبوا بشكل مشترك أوراقًا نظرية وتجريبية ، وحدد هاريس أنه يستحق زمالة IBM المرموقة ، والتي كانت نقطة انطلاق لمنصب أكاديمي في جامعة رائدة. في الوقت المناسب ، عُرض على زويل الأستاذية المساعدة في جامعات هارفارد وكالتك وشيكاغو ورايس وجامعات نورث وسترن.

في ذلك الوقت ، كان هاري جراي (ForMemRS 2000) رئيسًا لقسم الكيمياء ولجنة التوظيف في الهندسة الكيميائية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. يتذكر جراي (2018): “لقد تأثرت بعمل الخريجين الذي قام به في جامعة بنسلفانيا مع روبن هوشستراسر وكذلك بحثه بعد الدكتوراه مع تشارلز هاريس … لقد دعوت أحمد إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لإجراء مقابلة. كان حديثه رائعًا ، وربما كان جيدًا بعض الشيء ، حيث لم يكن بعض أعضاء هيئة التدريس الأكثر تحفظًا مقتنعين بأنه حقيقي … قدمنا ​​له عرضًا. وافق أحمد وانتقل إلى معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في عام 1976. … في غضون بضعة أشهر ، كان أحمد يدير مجموعة بحثية موهوبة ومتفانية ، ويصمم ويصنع أدوات للتحقيق في الأحداث المبكرة في التفاعلات الكيميائية.

أستاذ مساعد في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
تم نشر حسابات مفصلة تصف إنجازات زويل وطريقه إلى الشهرة (Thomas 2016a، b؛ El-Sayed 2017). أكثرها شمولاً يحدث في كتابة محاضرة نوبل (13). هذه واحدة من أطول منشورات جائزة نوبل على الإطلاق ؛ يتألف من 100 صفحة ، ويحتوي على ثلاثين من الرسوم التوضيحية والعديد من المخططات التوضيحية والمفاهيم ، وهو في مجمله علاج تربوي مليء بالمنظورات التاريخية والمعاصرة. في ذلك ، يسهب زويل بشكل واضح في الموضوع الذي يسميه “مفارقة مبدأ عدم اليقين”.

Figure 4.
هذه الصورة (التي التقطت في يوليو 1990) للينوس بولينج وأحمد زويل يسيران معًا من أثينيوم ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، تصورهما وهما يخطو خطوات متماسكة. صديقهم ، دودلي هيرشباخ (2018) ، وآخرون ، بمن فيهم المؤلف الحالي ، يعتبرونه رمزًا للتقدم الكبير الذي حققه أستاذ لينوس بولينج (زويل) في العلم. (الصورة: المحفوظات ، معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.)

قبل عمل زويل ، استسلم جميع الكيميائيين والفيزيائيين المهتمين بالموضوعات المتعلقة بردود الفعل السريعة لفكرة أنه عند الوصول إلى عصر التحليل الطيفي للبيكو ثانية ، سيمنع مبدأ عدم اليقين من Heisenberg أي تقدم إضافي نحو تسجيل حركة الذرات المشاركة في الانتقال حالات ردود الفعل. كان سلفي في المعهد الملكي (RI) ، اللورد جورج بورتر (PRS 1986-1991) ، يستخدم في كثير من الأحيان لتوضيح هذه النقطة في ندوات صباح الجمعة التي عقدت بانتظام في RI من الوقت الذي بدأت فيه العمل هناك في عام 1986.

يجب على أي شخص مرتبك بشأن هذه المشكلة أن يراجع المقالة الواضحة المكونة من صفحة واحدة والتي نشرها زويل في مجلة Nature في عام 2001 بعنوان “الضباب الذي لم يكن” (14) ، والذي وصفه الكيميائي بجامعة هارفارد والحائز على جائزة نوبل في الكيمياء ، دكتور هيرشباخ. كـ “غنائي” (Herschbach 2018).

يكشف كتاب Zewail’s Les Prix Nobel عن التقدم الحاصل في أفكاره والذي مكنه من معالجة التفاصيل الهيكلية وديناميكيات الحالات الانتقالية في التفاعلات الكيميائية. في بيان كاشفي (ص 129) يكشف عن أنه “يجب علينا التحقيق مباشرة في التماسك البصري ، أي التماسك بين الحالة الإلكترونية المثارة والحالة الأرضية ، وليس ذلك بين حالتين مغزليتين لنفس الحالة المثارة”. لتضخيم هذه النية ، نشر زويل ورقة مهمة في حسابات البحوث الكيميائية حول “إزالة الطيف الجزيئي البصري … عن طريق التحليل الطيفي بالليزر المتماسك” (5). هذا ما لفت انتباه العديد من العلماء البارزين.

في السنوات الخمس التالية أو نحو ذلك ، أجرى زويل مناقشات مثمرة مع العديد من العلماء البارزين – جون بولاني FRS ، الذي كان باحثًا في Fairchild في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في عام 1982 ، وحتى قبل ذلك مع Dudley Herschbach ، الذي زاره في عام 1976 وأعجب بدماغه المزدحم . حصل زويل أيضًا على زملاء ما بعد الدكتوراه ذوي قدرة استثنائية ، مثل وارن س.وارن ، ولكن ، كما ذكر زويل نفسه لاحقًا في محاضرة نوبل التي ألقاها (13) ، حضر اثنان من مديري البرامج من مكتب البحث العلمي التابع للقوات الجوية الأمريكية محاضرة زويل في ندوة نظمت في روتشستر ، نيويورك ، في أكتوبر 1985 مما أدى إلى منح كبيرة إلى زويل ، بفضل هؤلاء المخرجين (ديفيس وبورجراف) والمنح السخية من داخل معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا التي صممها فريد أنسون (رئيس مجلس الإدارة) وميرف جولدبيرجر (رئيس معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا). بحلول أغسطس 1986 ، تم تجهيز زويل في مختبره (المعين باسم Femtoland) بأجود أنواع الليزر فائق السرعة (فيمتوثانية) ، والتي بدأها شانك وزملاؤه في مختبرات بيل (Fork et al. 1981). بحلول ذلك الوقت ، أصبح R.B Bernstein (من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس) ، وهو سلطة في الجوانب الفراغية الكيميائية للديناميات الكيميائية ، “رسولًا مخلصًا” لأحمد زويل (Herschbach 2018). نشر هذان الرائدان لمحة عامة جيدة عن تطور وآفاق الكيمياء الفيمتية في عام 1988 (9) ، والتي اختتمت بملاحظة نبوية: “ هذا التزاوج السعيد بين الليزر فائق السرعة والكيمياء يعد بمستقبل مثير لمجال ديناميات التفاعل الجزيئي في الوقت الحقيقي. “.

مساهمات زويل في التحليل الطيفي فائق السرعة وحيود الإلكترون فائق السرعة والفحص المجهري الإلكتروني رباعي الأبعاد
قدمت العديد من الكتب التي نشرها زويل في الفترة من 2008 إلى 2014 (16 ، 17 ، 19) ، بالإضافة إلى العديد من الإشادات التي قُدمت له بعد وفاته ، روايات مقنعة عن المساهمات الهائلة التي قدمها في الكيمياء والفيزياء. ، علم المادة المكثفة والجوانب المختلفة لعلم الأحياء والطب والهندسة. لقد أرخوا تأثيره الفريد كعالم تجريبي. في هذا القسم ، يتم تلخيص العديد من المقتطفات من كتابه الاستثنائي لجائزة نوبل (13) ، بالإضافة إلى بعض تأملات أولئك الذين تأثروا به.

Figure 8.
استلام جائزة نوبل في الكيمياء من الملك كارل غوستاف السادس عشر في حفل توزيع الجوائز عام 1999. الصورة مستخدمة بإذن من عائلة زويل. (نسخة ملونة على الإنترنت.)

وصف البروفيسور دودلي هيرشباخ من جامعة هارفارد كيف زار أحمد ، في نوفمبر 1992 ، كامبريدج ، ماساتشوستس ، لتقديم ندوة مشتركة بين هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا حول الكيمياء الفيزيائية (Herschbach 2018): “ بالإضافة إلى إلقاء محاضرة متألقة عن كيمياء الفيمتو ، فقد تجول في زيارات مع أعضاء هيئة التدريس والطلاب وما بعد الدكتوراة. “طوال زيارته التي استغرقت يومين ، كان أحمد مبتهجًا بالحيوية ، سواء في وصف عمله أو طرح العديد من أسئلة البحث”. في مايو 2001 ، ألقى زويل محاضرة Kistiakowsky في جامعة هارفارد ، ووفقًا لـ Herschbach (2018) ، كانت “أعجوبة”. وصف التطورات والآفاق لبيولوجيا الفيمتو التي تتضمن نقل الإلكترون في الحمض النووي والبروتينات ، وحيود الإلكترون فائق السرعة ، والتحكم الناجم عن الليزر في مسارات التفاعل. وتناولت محاضرته لماذا لم يكن مبدأ عدم اليقين في هايزنبرغ عقبة أمام الحصول على دقة فيمتوثانية – على عكس وجهات النظر أعرب عنها خبراء سابقون (انظر القسم السابق) – والتي سأعود إليها بالتفصيل أدناه. كما احتوت أيضًا على شرائح توضح التصوير الكلاسيكي المتوقف للحركة لخيول خبب نفذته لأول مرة إيدويرد مويبريدج (1830-1904) (الشكل 2). تم استخدام الشرائح في الشكل 2 في مقالة مراجعة رائعة ومضيئة من الناحية التربوية كتبها زويل وزميله ، سبنسر باسكن ، لمعلمي المدارس الثانوية ، والتي لديها تقرير واضح عن تنظير الليزر ومدى نجاحها في تجميد الذرات المتحركة.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية