كلية العلوم | جامعة ديالى
المقال العلمي الاسبوعي
|
كيمياء الفمتوثانيه (Femtochemistry) بقلم الاستاذ الدكتور كريم هنيكش حسن / التدريسي في قسم علوم الكيمياء كلية العلوم / جامعة ديالى |
 |
تعرف الفيمتو ثانية بالإنجليزية ( Femtosecond) بانها عبارة عـن مليون مليار (كوادرليون) جزء من الثانية أي (10-15of second) والنسبة بين الثانية والفيمتو ثانية كالنسبة بين الثانية و32 مليون سنة.
وعلى هذت ألأساس يمكن ان نعرف كيمياء الفيمتوبالإنجليزية (Femtochemistry) انها فرع من افروع الكيمياء الفيزيائية يهتم بدراسة التفاعلات الكيميائية في مجال زمني ضيق جداً في حدود فمتوثانية، وهو ما يعادل 10−15 جزء من الثانية، وقد تحدث خطوات في بعض التفاعلات ضمن إطار زمني أقل من ذلك، حيث تقاس حينئذ بأبعاد أتوثانية، ويترافق مع تشكيل نواتج وسطية.
ان أول استخدامعملي لهذه الفترة الزمنية بالغة الضآلة كان ابتكار نظام تصويرUltrafast Streak Cameras من قبل العالم المصري أحمد زويلوالذي يرصد حركة الجزيئات عند تكوينها وعند تكوين روابط كيميائية بين بعضها البعض والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها هذه الصورة هي الفيمتو ثانية, وذلك حينما أراد أن يصور بالضبط ما يحصل خلال التفاعلات الكيميائية وقد كان هذا الشيء مستحيلا من قبل لأن هذه التفاعلات تحدث بسرعة كبيرة جداً وعند تسليط الضوء على هذه التفاعلات يسبب الضوء تشتت الإلكترونات فلا يمكن حينها تصوير تفكك الروابط بين المركبات أو إعادة ترابطها معا ولكن تمكن زويل من تسليط أشعة الليزر(Femtosecond laser) او ليزرات ذات زمن نيضه اقل من ذلك على التفاعلات وتصويرها بكاميرات دقيقة تمكنت من التقاط ما يحدث في جزء من مليون مليار جزء من الثانية او اقل زمنا من ذلك.
لقد تمكن العالم زويل من التوصل لهذا الاكتشاف العلمي من خلال نبضات الليزر قصيرة المدى وشعاع جزيئي داخل انبوب مفرغ مع كاميرا رقمية ذات مواصفات فريدة والتي يمكنها من تصوير حركة الجزيئات عند ولادتها وقبل التحاقها بباقي الجزيئات الاخرى مما يجعل من السهل التدخل السريع ومفاجئة التفاعلات الكيميائية عند حدوثها باستخدام نبضات الليزر كتليسكوب للمشاهدة ومتابعة عمليات الهدم والبناء في الخلية الامر الذي كان بمثابة النواة للعديد من الابحاث في مجال الطب والفيزياء وابحاث الفضاء وغيرها وقد غيرت كيمياء الفيمتو نظريات البشر عن التفاعلات الكيميائية فباستخدام ثانية الفيمتو اصبح من السهل رؤية تحركات الذرات كما يتم تخيلها ويستخدم العلماء حول العالم الان ثانية الفيمتو في دراسة وتحليل العديد من المواد الكيميائية بمختلف اشكالها السائلة والصلبة والغازية وتفاعلاتها مع بعضها البعض وقد اعتبر العالم زويل اول العلماء الذي ادت تجاربه الى محاكاه الجزيئة او ما يمكن مثيله بالتكلم مع الجزيئات.
لذلك يتيح علم كيمياء الفيمتو معرفة أي نوع من التفاعلات الكيميائية يحدث فعلاً، ويعطي إجابة عن عدم مقدرة تفاعلات أخرى على الحدوث بالإضافة إلى تقديم تفسيرات لآلية حدوث تفاعلات أخرى. فعلى سبيل المثال، ساعدت تطبيقات كيمياء الفيمتو في الدراسات الحيوية على توضيح الآلية الديناميكية الشكلية لبنى الحلقات الجذعية stem-loop في RNA.
ولا تزال الأبحاث جارية لإيجاد التطبيق الأمثل لهذا المجال من العلم كما استخدم مبدأ كيمياء الفيمتو في إظهار المراحل الإلكترونية بشكل دقيق ضمن الإطار الزمني فائق الصغر لعملية التفكك الكيميائي لجزيء البروم Br2.إذ أنه عندما يتفكك بنبضة ليزر ذات طول موجة مقداره 400 نانومتر، فإن الإلكترونات تأخذ موضعها على الذرات المنفردة بزمن يستغرق 140 فيمتوثانية؛ وتتباعد ذرتا البروم عن بعضهما لمسافة 6 أنغستروم بعد 160 فيمتوثانية.
والى اللقاء في مقال أخر أن شاء الله……
للاطلاع على المقالات السابقة اضغط هنا