آخر الأخبار

بروفيسور فيزائي من جامعة تورونتو يفوز بمليون دولار لتطويره طريقة لتقييد الضوء والتحكم فيه

المصدر: CBC

فاز الأستاذ في جامعة تورنتو ، Sajeev John ، بميدالية هرتسبرغ و جائزة قدرها مليون دولار في عام 2021, طور ساجيف طريقة لتقييد الضوء والتحكم فيه ، على غرار الطريقة التي يتم بها التحكم بالإلكترونات في الإلكترونيات .

تعد جائزة غيرهارد هيرزبرج الكندية الذهبية  أعلى وسام يمنحه مجلس أبحاث العلوم الطبيعية والهندسة الكندي (NSERC)

تُمنح الميدالية سنويًا "للتميز المستدام" و "التأثير العام" للبحوث التي تُجرى في كندا.

قال بيان صادر عن NSERC: "بفضل اكتشافاته ، قد يكون من الممكن معالجة المعلومات بصريًا وليس إلكترونيًا ، مما يجعل تكنولوجيا الحوسبة الفائقة أكثر استقرارًا وقابلية للتوسع من أجهزة الكمبيوتر الكمومية".

يتم الآن استخدام هذه التقنية في العمليات الجراحية بالليزر غير الغازية وتطوير "طلاء" الخلايا الشمسية الرقيقة للمباني والسيارات وحتى الملابس.

قال جون ، الأستاذ ورئيس قسم الأبحاث الكندية في العلوم البصرية بجامعة تورنتو ، إن المكالمة الهاتفية التي أجراها رئيس NSERC ، أليخاندرو آدم ، لإبلاغه بفوزه ، فاجأته.

بينما حصل على أكثر من اثنتي عشرة جائزة أخرى ، بما في ذلك وسام كندا ، وجائزة كيلام من المجلس الكندي للعلوم الطبيعية ، وحائز على جائزة Citation التي تعطى لدرجة علماء "نوبل" ، قال جون إن هذه الجائزة " خاصة ، من حيث أنها تأتي من بلدي الأم وستشجع على إجراء البحوث المستقبلية ".

تأتي ميدالية هيرزبرج مع تمويل بحثي يصل إلى مليون دولار على مدار خمس سنوات. كانت واحدة من 26 جائزة أعلنت عنها الوكالة الأربعاء. تُمنح جميع الجوائز بناءً على ترشيحات الزميلات والزملاء.

كيف اكتشف عملية حبس الضوء؟

ولد جون ، 64 عامًا ، في الهند ، لكنه نشأ في الغالب في أوتاوا ، حيث حصل والده ، وهو فيزيائي أيضًا ، على زمالة ما بعد الدكتوراه ، في لندن ، أونتاريو.

ذهب إلى الولايات المتحدة للدراسة الجامعية وأكمل درجة الدكتوراه في جامعة هارفارد في وقت كان فيه الكثير من الاهتمام باحتجاز ومعالجة الإلكترونات في أشباه الموصلات ، والتي تعتمد على قدرتها على التصرف كجسيمات وموجات.

يتذكر قائلاً: "اقترح مشرفي ،" لماذا لا تفعل شيئًا مختلفًا عما يفعله الآخرون؟ " "وهكذا بدأت أفكر في أنواع أخرى من الموجات."

في البداية ، حاول معرفة ما إذا كان من الممكن اصطياد الموجات الصوتية. ثم أدرك أن القيام بنفس الشيء مع الضوء سيكون أمرًا مهمًا ، "لأن الضوء ، كما تعلمون ، في كل مكان."

الفرق الرئيسي بين الإلكترونات والضوء هو أن الضوء له طول موجي أطول بكثير. قال جون إن هذا يعني أن الهياكل التي تتحكم فيها يجب أن تكون أكبر بآلاف المرات من تلك المستخدمة للتحكم في الإلكترونات في أشباه الموصلات.

"لذا كانت الحيلة هي تصميم شيء من هذا القبيل."

كان جون فيزيائيًا نظريًا. لذلك بمجرد أن يكون لديه تصميمه ، كان التحدي الثاني هو الجمع بين خبراء في علوم المواد وفيزياء أشباه الموصلات لتحقيق ذلك بالفعل.

وكانت النتيجة اختراع "مواد فجوة النطاق الضوئية" أو "البلورات الضوئية".

أحد تطبيقات هذه المواد يكمن في مجال جراحة الليزر ، وتستخدم في إجراءات مثل تدمير الأورام. تقليديا ، كان على الجراحين شق جلد المريض من أجل تسليط الليزر في المكان الصحيح. بينما يمكن تسليط الضوء العادي من خلال كابل ألياف ضوئية عبر شق صغيرفقط.

باستخدام مواد فجوة النطاق الضوئية ، يمكن توجيه الضوء عبر كابل بنواة مجوفة. وقد سمح ذلك باستخدامه في العمليات الجراحية للمرضى الذين لا يستطيعون تحمل عمليات الليزر التقليدية.

ومع ذلك ، فإن تركيز أبحاث جون الحالي على شيء مختلف تمامًا ويمكن أن يساعد في معالجة أحد أكبر التحديات في عصرنا وهي تغير المناخ.

وقال: "إن أكثر ما يسعدني في الوقت الحالي هو استخدام مفهوم محاصرة الضوء لحبس الضوء من الشمس".

هدفه هو إنشاء خلايا شمسية رفيعة وخفيفة الوزن ومرنة وعالية الكفاءة باستخدام البلورات الضوئية لاحتجاز الضوء. يتصور جون أن مثل هذه المواد يمكن أن تستخدم في المباني والمركبات - وربما حتى الملابس ، لأنها خفيفة الوزن للغاية. وقال "لذلك يمكن أن يجعل استثمار الطاقة أكثر سهولة".

يتعاون جون حالياً مع باحثين آخرين حول العالم ، ويختبر كفاءة التصميمات الأولية.

قال جون: "ستكون ميدالية هيرزبرج الكندية الذهبية مفيدة للغاية في جذب علماء شباب آخرين طموحين للعمل في فريقي ليكونوا جزءًا من هذا الجهد". "ستجذب هذه الجازئة ، كما تعلم ، طلاب دكتوراه جيدين ، وباحثين في مرحلة ما بعد الدكتوراة ، وعلماء زائرين للعمل على تطوير هذا المشروع"

تحرير : ديما أبو خير