السبت، 1 مارس، 2014

الخيال العلمي في الليزر Sci-fi laser

الخيال العلمي في الليزر
Sci-fi laser
( لقد أشرق علي ضوء جميل ) ألبرت اينشتاين








أول وصف لليزر كان في رواية الخيال العلمي ( حرب العوالم ) لويلز عام 1898 الذي اسماه بـ ( شعاع الموت )
يستخدم الليزر في أغراض كثيرة في مجال العلوم والصناعة،  وذلك حسب الطاقة المطلوبة والطول الموجي الذي يمليء طول معين من الليزر الذي يستخدم لتطبيق معين .
أصبح الليزر شائع الاستخدام في تطبيقات عديدة من الالكترونيات ،  للعمليات الجراحية والتطبيقات الطبية والصناعية .
في مقالتي حول الخيال العلمي في الليزر سنفكر معا ونطلق الخيال حول الليزر والسؤال الأهم لماذا الخيال العلمي في الليزر لابد أن نعود للتفكير بالليزر من جديد ولكن من منظور مختلف ؟
سيكون ذلك  منذ اكتشاف الليزر إلى التوقعات المستقبلية لليزر، لن أقول تقنيه أو تكنولوجيا أو جهاز أو علم فهو شمل الجميع معا . 
غريب هو أمر الليزر فمنذ ظهوره حتى طرح معه  علم جديد وأوجد معه العديد من الاستخدامات حتى احتار العالم باستخدامات الليزر .
السؤال المهم الذي لابد أن نتخيله معا بعد الثورة العلمية لليزر والكم الهائل من المعرفة التي يصحبها هذا الاكتشاف ، إلى أين وصل بنا الليزر في عام 2014
هل نمو الاكتشاف والأبحاث في الليزر بدء منحنى سيره يهبط أو أن العالم توقف عن البحث في ثنايا الجديد في الليزر .


سأطرح في مقالتي عن ارتباط الليزر بالعديد من المواضيع والاستخدامات الحيوية وبعدها سنبدأ بتخيل الخيال العلمي لليزر في بعد رابع جديد يفتح معه آفاق تكنولوجية وبحثية جديدة فما بعد السؤال إلى العديد من الأسئلة وما بعد الحصول على الأجابة إلا أن نصل إلى اكتشاف جديد  .
- الليزر والطب
لعب الليزر دورا مهما في مجال الطب في علم الجراحة وطب العيون وطب الأمراض الجلدية .
بحيث استخدم الليزر في طب العيون في علاج انفصال الشبكية ، ويستخدم الليزر في علاج السرطان ( العلاج بالإشعاع الضوئي ) ومن التطبيقات المستقبلية لليزر إرسال الليزر إلى داخل الجسم بواسطة الألياف ، ويستخدم الليزر بمعالجة انسداد الشريان التاجي .
Laser medicine :
Diode Lasers for Medical Equipment Manufacturing
ليزر الصمام الثنائي لصناعة المعدات الطبية:



ديود الليزر يدعم الشركات المصنعة للمعدات الطبية






يتم استخدام تكنولوجيا الليزر لتصنيع الأجهزة الطبية و توفير معدات على أساس أربعة أنواع مختلفة تكنولوجياCO2  .
من الأشعة فوق البنفسجية ، والألياف، و الأشعة تحت الحمراء وأشعة الليزر .
athermal laser machining
هناك ابتكار لعملية جديدة تساعد على  النهوض تقنيا بالصناعات الطبية والصناعات الفضائية.
من خلال athermal laser machining وذلك لتكوين ملامح دقيقه لأي ماده مثل البوليمرات .
وتشكيل المعادن والسبائك بدون حدوث أي ضرر للمادة .
يستخدم ليزر قصير المدى , الليزر الفائق السرعة سيساعد على تكوين دعامات للأوعية الدموية وهذا الابتكار هو الأفضل لتصنيع الدعامات .
وتستخدم ثنائيات الليزر في العديد من التطبيقات العلاجية الهامة من بين أهمها علاج السرطان ، ومن أهم  التطبيقات الطبية لليزر الثنائيات الكشف المبكر عن السرطان بواسطة التصوير المقطعي .

:   تكنولوجيا الليزر الطبية -medical laser technology
الليزر والجلد :
أعطى التقدم في تكنولوجيا الليزر الطبية عدد كبير من أنواع العلاج بالليزر لعلاج قائمة طويلة من الأمراض الجلدية.
استخدمت بنجاح تكنولوجيا الليزر الجديدة التي تغلق الجروح , وذلك باستخدام عددا من الأصباغ و تفعيلها في وجود الضوء، استخدام تقنية الليزر يجعل التئام الجروح بشكل أسرع و أكثر نظافة.
العلاج بالليزر يوفر الأمل للجروح التي لم تستجب للعلاج التقليدي, المرضى الذين يعانون من ضعف الدورة الدموية، ومرض السكري أو الشلل على المدى الطويل في معظم الأحيان يعانون من الجروح المزمنة و جروح أخرى تنجم عن الإصابات والحروق.






يستخدم العلاج بالليزر تكنولوجيا الليزر التي تحرق بشكل فعال كامل سطح أنسجة الجلد لتحقيق النتائج المرجوة . وذلك باختراق أنسجة سطح الجلد فقط لاستهداف الخلايا .





يعتمد الأطباء عادة على الغرز  والدبابيس أو مواد لاصقة ولكن ذلك يسبب التهاب في الأنسجة المحيطة بها، و تترك ندبات بعد فترة طويلة ، قام باحثون في كلية الطب بجامعة هارفارد و مستشفى ماساتشوستس العام مركز
)Wellman Center for Photomedicine(
من خلال عملية تسمى
)photochemical tissue bonding(
وهي عملية يتم فيها  تفاعل الليزر الأخضر مع الصبغة و وضعها على الجرح لتحفيز الشفاء، الباحثون يدرسون استخدام هذه التقنية لإعادة الأعصاب الطرفية المقطوعة ، والأوعية الدموية والأوتار و الشقوق في القرنية ، وشرعوا في تطوير هذه التكنولوجيا من أجل إصلاح الأنسجة التي من شأنها أن تؤدي إلى  تكوين ندب أقل ، ويمكن أن يتم ذلك على  شكل هياكل صغيرة .









في مستشفى في ولاية ماساشوستس Massachusetts تم العمل  حول مفهوم استخدام الليزر لعلاج الشقوق و الجروح السطحية .
منذ فترة طويلة تستخدم الحرارة لعلاج الجروح ، ولكن هذه التقنية لا تستخدم حرارة الليزر بل يستخدم الضوء أو الفوتونات.
وذلك من خلال  الاستفادة من حقيقة تفاعل عددا من الأصباغ في وجود الضوء.



الليزر لعلاج الألم :

العلاج بالضوء على مستوى منخفض يعتمد على الطول الموجي والطاقة ، والعلاج بالليزر في فئتين الليزر منخفض الطاقة والطاقة العالية ، والليزر المنخفض الطاقة المعروف بإسم أشعة الليزر الباردة أو فئة الليزر الثالث للحصول على الحد الأدنى من ارتفاع درجة الحرارة ، وأغلب الدراسات التي استخدمت للعلاج بالليزر اعتمدت على  ليزر منخفض الطاقة .









الليزر والعين :





نبضات من ضوء الليزر تعمل على تحريك الردود الكهربائية للخلايا من خلال شبكة العين ، والذي اثبت حساسية هذه الخلايا للفوتون ، في معهد   Institute of Medical Biology, Singapore
اثبت أن خلايا مستقبلة للضوء في شبكة العين حساسة للخصائص الإحصائية وذلك من خلال فئة جديدة من الأجهزة البصرية التي   bioquantum 
يمكن تسخير هذه الطريقة للكشف عن طبيعة الكم للضوء .



الليزر وكشف بدايات مرض السرطان :









صوره لمجهر القلم الذي يقوم بتركيز ضوء الليزر منخفض الطاقة على وعاء دموي أسفل جلد المريض لأكتشاف الخلايا السرطانيه

قام فريق من المهندسين والعلماء والأطباء من جامعة ستانفورد 

بتطوير طريقة باستخدام مجهر مصغر الذي يمكن أن يكشف عن الخلايا السرطانية .
واحده من أقسى الحقائق عن السرطان هو أنه حتى بعد التغلب على المرض فأنه يعود ليقتلك .
سيقوم الطبيب بحقن المريض بصبغه وسيستخدم المجهر الذي بحجم القلم بتركيز الليزر منخفض الطاقة على الأوعية الدموية 


التحكم بتخثر الدم :









من الذهب تستخم طريقة لوقف تخثر الدم ،قام باحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا   MIT  باكتشاف طريقة جديدة لإيقاف تخثر الدم ، وذلك بالتحكم بها  باستخدام الأشعة تحت الحمراء بضوء الليزر ، وهذا يساعد الأطباء على السيطرة على تخثر الدم للمرضى الذين يخضعون لعمليات جراحية .



الكشف عن الملاريا من خلال الجلد (nanobubble)
طور الباحثون في جامعة رايس تقنية يمكن أن تكشف عن مستويات منخفضة من مرض الملاريا في خلال  ثواني من خلال ماسح ضوئي بالليزر ، ولا يتم سحب للدم ، وهي أول طريقة للكشف عن الملاريا من خلال الجلد ، ويتم الكشف عن خلايا الملاريا من بين ملايين الخلايا الطبيعية .
يتم الكشف عن خلايا الدم المصابة بإنتاج جسيمات نانو  تدعى hemozoin    بحيث يتم إلقاء الضوء عليها من خلال شعاع الليزر .
ونطلق الخيال لأبعد من ذلك على امتداد الليزر وإبعاده على أين ستصل تكنولوجيا الليزر في الطب هل ستكون هناك رؤية مستقبلية لتطبيقات لليزر من حيث إدخال الليزر في تصميم الأجهزة الطبية لمكافحة العدوى والبكتيريا ، هل سيكون الليزر في الطب أكثر من كونه لكشف وتشخيص الأمراض ، هل سيكون هناك قدرة لليزر لبناء الأنسجة وتكوينها ، هل سيدخل الليزر في العمليات الجراحية نحن نفتح الباب التخيل لرؤية  أبعاد الليزر في الطب .







       


الليزر والذرات :
يتم دراسة الأطياف بالليزر وذلك بالتفاعل بين الضوء والمادة، حيث تعطي هذه الدراسة معلومات كافية عن تركيب مستويات الطاقة للذرات والجزيئات المكونة للمادة .
ويتم تخصيب اليورانيوم بواسطة الليزر ، فتقنية تخصيب اليورانيوم بالليزر تعد تقدما ملموسا في التكاليف المادية والتشغيلية ،وتعتمد فكرة تخصيب اليورانيوم بالليزر على مبدأ الاختلاف البسيط بين مستويات الطاقة لنظائر اليورانيوم المختلفة بما يسمى بإنزياح النظائر .
الفيمتو ثانية: - Femtosecond

 تم اكتشاف الفيمتو ثانية من قبل العالم أحمد زويل ، وذلك من خلال  رصد حركة الجزيئات عند نشوئها وعند التحام بعضها ببعض ، والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها هذه الصورة هي الفيمتو ثانية, وذلك حينما أراد أن يصور بالضبط ما يحصل خلال التفاعلات الكيميائية،  وقد كان هذا الشئ مستحيلا قبلا 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 الدكتور أحمد زويل تمكن من تسليط أشعة الليزر على التفاعلات وتصويرها بكاميرات دقيقة ، تمكنت من التقاط ما يحدث في جزء من مليون مليار جزء من الثانية.


أصبح المجهر الإلكتروني أداة محورية في مجالات عديدة من الدراسة، ، إدماج البعد الرابع (الزمن) مع الأبعاد المكانية الثلاثة ’ قدم ​​مفهوم التصوير إلكترون واحد   single-electron لتطوير  المجهر الإلكتروني رباعي الأبعاد فائق السرعة  (UEM).










في خطوة جديدة ستساعد في المستقبل  في اكتشاف المكونات الجزيئية في الكمبيوتر وذلك باستخدام جهاز مثل الضفيرة الواحدة الذي يقع بين مجهر المسح النفقي وسطح الذهب .

الأُتوثانية:
في نوع جديد من التجارب attosecond تكنولوجيا المشروع تهدف إلى توليد وتشخيص واستخدام نبضات ضوئية معزولة ، مدتها attosecond ، وفي هذه التجربة تحقق النظام الذري والجزيئي على مقياس الوقت .
هذه صور من مشروع (  Attosecond Technology )











  











الليزر وطاقة الأنصهار :

أشار العلماء في منشأة الإشغال الوطنية لتجربة نشرت نتائجها في بمجلة Nature العلمية، والتي تمكنوا فيها من توليد طاقة ناتجة عن تفكيك ذرات الهيدروجين.
 إن الجديد في هذه التجربة هو إنتاج حرارة ساعدت في زيادة كمية الطاقة الناتجة عن تفكيك الجزيئات.
العلماء يقتربون من تطوير طاقة الأنصهار ، حيث أطلق العلماء في ولاية كاليفورنيا 192 أشعة الليزر في وقت واحد في وحدة صغيرة والهدف اثنين مليمتر ، وأنتاج 500 تريليون واط من الطاقة ، بحيث أن الليزر يحدث 10 قصص من مضغوط بيليه من الهيدروجين وهي قادرة على إنعاش رد فعل الانصهار النووي وتنتج إمدادات غير محدودة من الطاقة النظيفة .
وبذلك يتولد المزيد من الطاقة وبهذا يكون الاندماج النووي مصدر لتوليد الكوكب بكامله بمصدر غير محدود من الطاقة النظيفة .
العلماء يعملون لسنوات طويلة على الاندماج النووي وفي هذه التجربة كمية الطاقة المنطلقة من خلال فعل رد الانصهار تجاوزت كمية الطاقة التي يمتصها الوقود ،

البعد الذي نتخيله بالعلاقة بين الليزر و الذرات هو ماذا سيكون مستقبل الذرة بالنسبة لليزر كبعد مختلف الرؤية هل يمكن أن يكون يوما هناك مجال أوسع للذرات بأن يكون هناك مجال لتحديد مستويات التحكم بالذرة باستخدام الليزر وأبعد من أن يكون الليزر نفسه مع الذرة كأحد المصادر المهمة للطاقة ، السؤال الذي سنتخيله معا هل سيكون الليزر وسط نقل للذرة وهل سيكون الليزر وسيط أكثر من كونه شعاع ينطلق من مصدر ، هل نتخيل يوما الليزر يتعدى حدود اللون والموجه الطول ليكون هو بنفسه مسطره تقيس أبعاد الذرة ؟
هناك الكثير لنطرحه من الخيال العلمي للربط بين الليزر والذرات ومستقبل البحث في مجال الليزر الذري .












أشار العلماء في منشأة الإشغال الوطنية لتجربة نشرت نتائجها في بمجلة Nature العلمية، والتي تمكنوا فيها من توليد طاقة ناتجة عن تفكيك ذرات الهيدروجين.
 إن الجديد في هذه التجربة هو إنتاج حرارة ساعدت في زيادة كمية الطاقة الناتجة عن تفكيك الجزيئات.
العلماء يقتربون من تطوير طاقة الأنصهار ، حيث أطلق العلماء في ولاية كاليفورنيا 192 أشعة الليزر في وقت واحد في وحدة صغيرة والهدف اثنين مليمتر ، وأنتاج 500 تريليون واط من الطاقة ، بحيث أن الليزر يحدث 10 قصص من مضغوط بيليه من الهيدروجين وهي قادرة على إنعاش رد فعل الانصهار النووي وتنتج إمدادات غير محدودة من الطاقة النظيفة .
وبذلك يتولد المزيد من الطاقة وبهذا يكون الاندماج النووي مصدر لتوليد الكوكب بكامله بمصدر غير محدود من الطاقة النظيفة .
العلماء يعملون لسنوات طويلة على الاندماج النووي وفي هذه التجربة كمية الطاقة المنطلقة من خلال فعل رد الانصهار تجاوزت كمية الطاقة التي يمتصها الوقود ،

البعد الذي نتخيله بالعلاقة بين الليزر و الذرات هو ماذا سيكون مستقبل الذرة بالنسبة لليزر كبعد مختلف الرؤية هل يمكن أن يكون يوما هناك مجال أوسع للذرات بأن يكون هناك مجال لتحديد مستويات التحكم بالذرة باستخدام الليزر وأبعد من أن يكون الليزر نفسه مع الذرة كأحد المصادر المهمة للطاقة ، السؤال الذي سنتخيله معا هل سيكون الليزر وسط نقل للذرة وهل سيكون الليزر وسيط أكثر من كونه شعاع ينطلق من مصدر ، هل نتخيل يوما الليزر يتعدى حدود اللون والموجه الطول ليكون هو بنفسه مسطره تقيس أبعاد الذرة ؟
هناك الكثير لنطرحه من الخيال العلمي للربط بين الليزر والذرات ومستقبل البحث في مجال الليزر الذري .


Laser cooling of atoms and molecules
الليزر والنانو :
تصميم بلورات النانو :
هناك ما يسمى ( تصميم الذرات)  قام بها ثلاثة أساتذة  من جامعة شيكاغو – الكيمياء .
هذا " مصمم  الذرات" سيكون صفوف للبلورات النانوية البلورية للذرات المراد معالجتها ، ويشترط أن تكون مناسبة مثل هذه المصفوفات لمواجهة التحديات في مجال الطاقة الشمسية ، والحوسبة الكمية.
تتكون البلورات النانوية من مئات أو آلاف من الذرات، هذا يكفي لمزيد من  الظواهر الكمومية الجديدة، لتبدأ في الظهور ، وهذا يجعلها كافيه لتوفير " وحدات " لتصميم مواد جديدة ، وهي  مجموعة مثيرة للاهتمام لبناء المواد التي ليست من الذرات الفردية .
Laser cooling of atoms and molecules
تبريد الذرات والجزيئات بالليزر :







                                                                                                                             
تبريد الذرات في الطور الغازي هي من أحد المجالات الرئيسية للبحوث لأكثر من ثلاثين عاما وكان التقدم في هذا المجال من خلال التبريد بالليزر .
وتم الحصول على جائزة نوبل في هذا المجال في الفيزياء عام 1997م , وعلى الرغم من النجاح الباهر لهذه الطريقة فقد اقتصرت على مجموعة صغيرة من الذرات في الجدول الدوري .



يتم العمل على محاصرة وتبريد نظائر الهيدروجين وتشمل هذه الطريقة الهيدروجين والديوتيريوم والتريتيوم والهدف من هذا أجراء تجارب نووية مع التريتيوم المحاصر .
وهناك رؤية لاعتراض الذرات والجزيئات التي ليست قابلة للتبريد بالليزر وهذا يدخل التجربة في  فترة مثيره جدا ويفتح العديد من المجالات المستقبلية في الفيزياء والكيمياء.







                                                                                                                                  
مخطط لتبريد الذرات بالليزر ويمكن استخدامه لتبريد الجزيئات ، توضع الجسيمات في تجاويف عالية الجودة بتردد أعلى من تردد الليزر الذي تم ضخه وهذه يسمى بالتبريد بالحركة الجزيئية .










هناك بحث لمخطط لعقارب الساعة النووية التي من شأنها الحصول على دقه شديدة من أيون الثوريوم الواحد .
مثل هذه الدراسات ستكون مفيدة للاتصالات الآمنة ودراسة النظريات الأساسية للفيزياء.
والساعة النووية يمكن أن تكون أدق بقدر مائة مرة أكثر دقة من الساعات الذرية الحالية.
تستخدم الساعات البندول الذي يتأرجح لتوفير الذبذبات  اللازمة لتتبع الوقت ، بلورات الكوارتز توفر  تذبذبات عالية التردد التي تعمل مثل الشوكة الرنانة لتحل محل البندول من الطراز القديم.


 الساعة الذرية تستمد دقتها من التذبذبات التي يسببها الليزر للإلكترونات في الذرات، ومع ذلك  هذه الالكترونات يمكن أن تتأثر بالمجالات المغناطيسية والكهربائية.
 والساعات الذرية و الساعات النووية يمكن استخدامها  لدراسة الاختلافات في الثوابت الفيزيائية، و بعض قوانين الفيزياء قد لا تكون ثابتة في الوقت المناسب.
لنتخيل معا مستقبل النانو والليزر هل سيطرح الليزر المجال لتريتب الذرات ، هل سيقفز الليزر بالذرات بإتجاهات مختلفة ، وهل سيكون لليزر دور في تشكيل المواد وترتيبها لتكوين مواد جديدة !
وهل سيكون لليزر دور للربط بين الذرات لتكوين جزيئات مواد مختلفة ، ولنتخيل أن لليزر دور في تصغير ذرات الماده وتكبيرها ، هل سيكون كل ذلك ممكنا في يوم من الأيام .
تبريد أشباه الموصلات بواسطة ضوء الليزر:








 قام باحثون في معهد نيلز بوهر
   Niels Bohr Institute
اكتشاف طريقة جديدة لتبريد أشباه الموصلات ، حيث أشباه الموصلات عناصر حيوية توجد بالخلايا الشمسية والمصابيح والإلكترونيات ، وتأتي أهمية تبريد أشباه الموصلات لمكونات مهمة في الكمبيوتر وأجهزة استشعار فائقة الحساسية ، نجحوا في تحقيق التبريد بطرق فعالة وجديدة للمواد الصلبة باستخدام أشعة الليزر ، انتجوا غشاء من أشباه الموصلات سمكه 160 نانو متر ومساحة السطح 1:1 ملليمتر وهذه التجارب ستكون أساسا للأبحاث الجديدة التي سوف تحدث توافقا بين ميكانيكا الكم و المواد الميكروسكوبية للاستكشاف الآثار الميكانيكية .
والتجربة تقوم على تسليط ضوء الليزر في فراغ الغرفة ، عندما يضرب ضوء الليزر أشباه الموصلات ، وبعدها ينعكس جزء من الضوء والجزء الأخر ينعكس مره أخرى عبر المرآة،  بحيث يتذبذب الضوء ذهابا وإيابا ، وبالتالي يتشكل مثل الرنان ، ويمتص الضوء من خلال غشاء وبذلك تنتشر الكترونات حره ، وبعدها يسخن الغشاء ويحدث التمدد الحراري ، ويتم تغيير المسافة بين الغشاء والمرآة بشكل متذبذب .
                                                                                           وعامل التبريد يعتمد على الطول الموجي .

 الليزر والالكترونيات :





ليزر الحالة الصلبة :
الليزر في الحالة الصلبة يستخدم  فيه مادة صلبة لتوليد الفوتونات  ، وتستخدم اسطوانة من الكريستال وينتج عن ذلك انبعاثات من ايون الكروم.       
) التي هي جزأ من أكسيد الألمنيوم ومصفوفة البلورة يستخدم فيها العقيق من chromium ions(
  الإيتريوم والألومنيوم ’ yttrium-aluminum-garnet (YAG)وأنبوبة اسطوانية فيها عدد صغير من ذرات النيوديميوم  neodymium.
ويتم تشغيل هذا الجهاز من الليزر من قبل التفريغ الكهربائي أو من خلال تسليط الضوء على جانبي الأنبوبة ،ويستخدم الضوء لتحفيز ما يسمى الضخ الضوئي .
المرايا في نهاية الأسطوانة تسمح للفوتونات المنبعثة لتردد ذهابا وإيابا ،وفي ناهية المطاف تهرب الفوتونات لتشكل شعاع من الضوء أحادي اللون .


     






للمرة الأولى  تكوين مواد تسمى   قام فريق من الباحثين معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
)  التي تستخدم للحصول على معلومات حول دوران الالكترونات التي تتدفق من سطح المعدن .topological insulators(
وهذه الطريقة أوجدت وسيلة للسيطرة على حركة الإلكترون من خلال تغيير الاستقطاب من مصدر الضوء.


الساعة الخضراء :
   





في الساعة الخضراء ليست مجرد معرفة الوقت ، فهي مجهزه لتحديد المواقع وأجهزة استشعار وتحتوي على بلوتوث .
أجهزة الاستشعار تقيس بيانات الأمازون كل خمس دقائق ، وتنتقل بيانات تحديد الموقع الجغرافي عبر الهاتف عبر بلوتوث المحمول على منصة شبكة الأنترنت ، التي تجمع كافة البيانات من جميع الساعات ، وهذه الساعة تندرج تحت الابتكار التكنولوجي و الاجتماعي .




  


اكتشف الباحثون أن المنتجات التي يخفض من حجمها تتطلب مكونات عالية الدقة مع مميزات محدودة ودقيقة ولكي تنتج كل تلك المكونات المطلوبة الأساسية المتطورة تحتاج إلى خوارزميات وآلة تحكم ومزيج من شعاع الليزر الذي يتم تركيزه بإحكام كل هذه الطرق سمحت للعلماء تكوين العديد من المهام مثل كتابة نص على ضفيرة واحده من الشعر أو قطع ثقوب مجهريه في لوحات الدوائر المزدحمة بالسكان .
الليزر والمقاومات :
من أهم مجالات الليزر تسوية المقاومات أي تصنيع المقاومات بطرق متعددة ، وهناك طرق عديدة يستعمل فيها الليزر لتغيير حراري محثوث في مادة الغشاء مما ينتج عنه تقليل في قيمة المقاومة .
الليزر وطباعة الأجسام بشكل ثلاثي الأبعاد :

يستخدم الليزر لطباعة الأجسام ،و يستخدم الليزر الذي يعمل باللمس وهذه الطابعات التي تستخدم الليزر تكون الطباعة أسرع وأدق بالتفاصيل .










وسم البلاستيك:








وضع العلامات التجارية يمكن أن يكون على البلاستيك من مختلف الأنواع ، عملية الوسم تختلف حسب نوع البلاستيك ، وضع العلامات التجارية يتميز بعدم التآكل والمواد الكيميائية وبالتالي غير قابله للتزوير .
الكثير من الخيال العلمي والتصور المستقبلي لدور الليزر والإلكترونيات يفتح العديد من النقاط المحورية التي لابد أن نتخيل معا أبعد من كون الليزر يساهم في تصنيع المواد والإلكترونيات ، هل سيكون الليزر جزء من  تركيب الألكترونيات ، هل سيطرح الليزر المجال لأن تكون الإلكترونيات ذات إبعاد مختلفة ، هل سيكون الليزر له مجال اكثر من لحام و وسم المعادن ليكون مساهم في البنية الذرية للمعادن ، الكثير من الخصائص الليزرية  التي لابد أن يكون لها تأثير في تكوين بنية جديدة للإلكترونيات .


الليزر والفضاء :
الذي يتفكر بالليزر ودوره بالفضاء كأن أساس دخول الليزر في الفضاء من خلال الخيال العلمي ، كرأي شخص أنظر بأن الخيال العلمي ساهم بدور كبير في صناعة وتصميم تقنيات الفضاء خصوصا المعتمدة في تركيبها وتصنيعها على الليرز ، من منطلق أن الليزر سيكون هو مقياس للبعد والزمان في الفضاء ، ومن نقطة أن الليزر سيكون جزء من تحيد المسارات ، وسيكون الليزر هو أساس الفضاء وهو نقطة انطلاق مهمة لابد أن تعتمد عليها أبحاث الفضاء .

تلسكوب الأشعة السينية سيكون ما يقارب من أربعة أطنان، وله القدرة على المسح أفضل مائة مرة أفضل من التلسكوبات الفضائية ، وسيتم إطلاق أشعة الليزر عبر ملايين الكيلومترات في الفضاء، في محاولة لقياس اضطراب الزمان والمكان الناتجة عن انفجار النجوم والثقوب السوداء .









قمر صناعي يحمل ليزر في اختبار كبير للتكنولوجيا بحيث يكون مسبار ناسا، الذي انطلق نحو القمر سيقوم بتجربة لليزر ذات التقنية العالية المصممة لتحسين الاتصالات في أعماق الفضاء .
والهدف الأول هو دراسة الغلاف الجوي ، ودراسة مدى نجاح الاتصالات في الاتجاهين بحيث تذهب بين المركبة الفضائية بين القمر والأرض .
ليزر فائق السرعة :









ليزر فائق السرعة في مركز الفلك في بريطانيا
Institute of Photonics and Quantum Sciences (IPaQS) at Heriot-Wattقام باحثون من
في إيجاد طريقة جديدة في كيفية ملاحظة الكون ، وذلك باستغلال نبضات فائقة القصر من ضوء الليزر ،لتصنيع الدوائر الضوئية تسمى ( الفوانيس الضوئية) في رحلة للبحث عن الكون .








الليزر والأتصالات :
هذه الصورة تعود إلى اختراع في جامعة في غيلدفورد وهي  ثمرة أبحاث جامعة ساري، وتستخدم أشعة الليزر في
 .DVD





                                                                                                              



سيدخل الليزر ذو الطاقة المنخفضة جدا في الاتصالات اللاسلكية والحوسبة البصرية ، علماء الفيزياء في المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا ( نيست ) وجامعة ستانفورد وجامعة نورث وسترن بنت الجامعات ليزر الحالة الصلبة ميكرومتر – الحجم ، حيث نقطة الكم تلعب دورا في أداء الجهاز .

الذي لابد أن نضعه كنقاط أساسية في العلاقة بين الليزر والاتصالات هو حدود نقل الليزر وحفظه للبيانات هل سيكون لليزر دور في تخزين البيانات ، وهل سيكون الليزر له  دور ناقل لموجات البيانات وبالتالي تحسين تقنيات الاتصال .

نقاط الكم هي نقاط النانو في بنية الكريستال التي يمكن أن يتكون بها فخ الإلكترونات والثقوب ، وحاملات الشحنة التي تنتقل في الإلكترونيات ، عندما يعاد توحيد زوج الإلكترون في الحفرة  ينبعث ضوء عند تردد معين ،جذب ليزر الكم اهتمام في الاتصالات ليس فقط لصغر حجمها ولكنها تستغل القليل من الطاقة .








الليزر النبضي يستخدم الأجهزة الطبية والمختبرية والمعدات الصناعية ،  طور الباحثون نوع جديد من الليزر النبضي يستخدم نقاط الكم ليبعث رشقات ناريه ليست من الضوء ولكن من الظلام ، والتي تكون مفيدة في الاتصالات البصرية و التحليل الكيميائي السريع .
ويستخدم ليزر النبض الظلام في الاتصالات السلكية والاتصالات اللاسلكية من الألياف البصرية، حيث يتم تشفير المعلومات نبض الظلام ، والتي تكون قادرة على السفر لمسافات طويلة دون تدهور في الجودة .

الليزر وإزالة الحبر من الورق :






محايات الليزر لإزالة الحبر من الورق وبذلك يقلل من انبعاث الكربون ، وهذه التقنية تم تطويرها من قبل باحثين في المملكة المتحدة ، بحيث يتم إزالة الحبر من الورق دون الإضرار بالورق ، بحيث يمكن استخدام قطعة واحده من الورق بحيث يتم إعادة استخدامها ما يقارب خمس مرات قبل أن يتم إعادة تدويرها .
ويتم تبخير الحبر بسرعة كبيرة، وبذلك يتم تحسين نوعية المواد السليلوزية في الورق المعاد تدويره .

الليزر والمطر :



قام باحثون من جامعة جنيف بإطلاق أشعة من الليزر العالية حتى تصل إلى السماء ،وذلك يبدو مثل الخيال العلمي ، وانتهى الفريق بنجاح من اختبار هذه التكنولوجيا حول بحيرة جنيف .
هذه التقنية تساعد على تكثيف الماء وهذا يساعد على حل مشاكل الجفاف و المجاعة  وجميع أنواع الكوارث التي تسبب في تغيير المناخ .
ومازال العلماء يعملون على تحقيق الاستفادة العظمى من الليزر والطول الموجي ، وعلى التركيز ومدة النبض لإنتاج قطرات كبيرة لإنتاج المطر .
الليزر والمياه :











نظائر الليزر تكنولوجيا جديدة لقياس الطيف الكتلي للمياه الجوفيه ، وذلك من خلال قياس نظير الهيدروجين والأكسجين في بخار الماء والماء السائل ، وتستخدم هذه الطريقة لتحليل نظائر الكربون الموجودة في الكربون العضوي المذاب والغير عضوية .
Picarro Cavity Ring-Down Spectrometer:
Picarro مطياف
يقوم على ثلاثة محاور وهي :
-تحليل النظائر :
Isotope analysis-

يتم الجمع بين العضوية الذائبة الكربون والنظائر وتوفير إنتاجية عالية لتحليل الكربون والنظائر من الكربون العضوي أو المذاب في المياه الجوفية .
-X-ray fluorescence core scanning
المسح بالأشعة السينية :
توفير مسح شامل باستخدام الأشعة السينية للتحليل الجيو كيميائي من النوى الجيولوجية .
-Organic matter characterisation
-توصيف المواد العضوية :
يتم توصيف سريع للمواد العضوية الذائبة ، والتحليل الطيفي للأشعة الفوق البنفسجية المرئية .


دور الليزر في تحسين نوعية المياه والتفكير في دخول الليزر في تحسين المجال لتحلية المجال هذا مجال خصب للخيال العلمي عن دور الليزر في قياس نسبة المعادن والمواد المتعلقة في المياه ، ودور الليزر في تحسين جودة وصفاء المياه في مجال البحث والتطوير .
                                                                                                                       الليزر والطاقة :







طريقتان لتحقيق الأنصهار :
لتحقيق الانصهار بالأرض ( الانصهار المغناطيسي )،  توليد مجالات مغناطيسية يتم حصر البلازما  داخل وعاء فارغ ، عن طريق تقنيات التدفئة المختلفة ، ويتم جلب البلازما إلى درجات حرارة  التي عندها تحدث تفاعلات الانصهار .
وباستخدام القصور الذاتي يجمع وقود الانصهار، بصورة كريات صغيرة يتم ضغطها بمجموعة من أشعة الليزر القوية ، في النهاية سيكون من الممكن أنتاج الطاقة من الانصهار بالليزر .

الربط بين الليزر والطاقة تم من خلال الذرات والأنصهار والأندماج النووي أي أن دور الليزر في الطاقة أنحصر في مجال الذرة وما حولها أي بحدود ابحاث النووية والذرية ، الخيال العلمي يدفعنا أن نفكر عن مدى انتزاع هذا المفهوم من الطاقة والليزر ، بحيث يكون الليزر وحده مصدر للطاقة بشكل مستقل ، ودور الليزر في تحسين البنية الذرية والجزيئية للماده .







من هرم الليزر تنطلق محاور واتجاهات الخيال العلمي عن الليزر وتطبيقاته ، لا يمكننا التوقف عند حد معين والتوقف عن البحث ، الملاحظ في السنوات الأخيرة أن أبحاث الليزر بدأت تتحرك ببطء ، أو انحرف الباحثين عن الليزر ، ذلك حسب احتياجات الليزر وتطبيقاته فالليزر ارتبط أهميته حسب التطبيق العملي والصناعي لدور الليزر ،
سيعود الليزر من جديد ولكن بانطلاقة جديدة من حيث تغيير تركيب الليزر ومن بعدها سيكون هناك مجال واسع للبدء من جديد في ثورة ليزرية وكم معلوماتي هائل حول أبحاث الليزر
المراجع
كتاب :
الليزر مباديء وتطبيقات
تأليف : سائر بصمه جي
Laser Technologies Keep Manufacturers Beaming

Noble UltraLight

Laser Diodes for Medical Applications
Diode laser for medical device manufacturing
DPSS Lasers Give Medical Device Manufacturing an Edge

Nd: YAG laser


Heal Your Wounds with Lasers



Laser Therapy Promotes Wound Healing

Lasers Demonstrate the Power to Heal Without Scarring

Lasers used to heal wounds

فمتوثانية
Femtosecond
ar.wikipedia.org/wiki/فيمتو_ثانية

Ultrafast Electron Microscopy

Next Scientific Fashion Could Be Designer Nanocrystals

COMPREHENSIVE CONTROL OF ATOMIC AND MOLECULAR MOTION
Cold Polar Molecules - Previous Projects
Researchers develop blueprint for nuclear clock accurate over billions of years
Stanford scientists build a microscope to spot the seeds of cancer
news.stanford.edu/news/2013/september/biox-cancer-microscope-093013.html
Des chercheurs réalisent une LED composée d'une seule molécule
Electronics takes on a new spin


Technology Transfer Award

Pegasus Touch brings lasers to desktop 3D printing

From gold, a new way to control blood clotting
Engineers design nanoparticles that can turn the blood-clotting cascade on or off.
web.mit.edu/newsoffice/2013/from-gold-a-new-way-to-control-blood-clotting-0724.html
BESCHRIFTEN VON KUNSTSTOFFEN
cleanlaser.de/wDeutsch/anwendungen/beschriften-von-kunststoffen.php
Types of Lasers
Attosecond Technology

European Space Agency sets a path for big space science
NASA Moon Probe Carries Space Laser for Big Tech Test
Cooling semiconductor by laser light


Optical cavity cooling of mechanical modes of a semiconductor nanomembrane

Optics: Statistics light the way
Universe's secrets closer thanks to ultrafast lasers
LASERS FOR PAIN TREATMENT

Scientists eye optical computing with quantum dot lasers

Swiss Research Team Creates Rain By Firing Laser Beams Into the Sky

Dark Pulses from Quantum-Dot Laser



Scientists Fire World's Most Powerful Laser and Move Closer to Developing Fusion Energy

اكتشاف طرف خيط لتوليد طاقة المستقبل
Laser isotope mass spectrometry technology for groundwater research in Australia
HiPER - the other way to fusion energy

Detecting a needle in a haystack … by listening






مراجع الصور :
web.mit.edu/newsoffice/2013/from-gold-a-new-way-to-control-blood-clotting-0724.html
cleanlaser.de/wDeutsch/anwendungen/beschriften-von-kunststoffen.php

  

ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق