Language
Country/Area
No result found
وراء جائزة آرثر آشكين: كيف غيّرت الملاقط البصرية العالم العلمي؟
قد تؤدي الملاقط البصرية، وهي أداة علمية تستخدم أشعة الليزر عالية التركيز لالتقاط الأجسام المجهرية والتحكم فيها، إلى إحداث ثورة في علم الأحياء والطب والهندسة في المستقبل القريب. آرثر أشكين، رائد هذه التقنية، حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 2018 تقديراً لمساهماته البارزة في تقنية الملاقط البصرية.
تستطيع الملاقط البصرية التقاط وتحريك الجسيمات بشكل ثابت على مقياس الميكرومتر أو أصغر، وهو ما له أهمية بعيدة المدى في مجال البحث العلمي الدقيق.
تعتمد الملاقط البصرية على قدرة الليزر على التقاط الأشياء الصغيرة. عندما يمر شعاع الليزر عبر عدسة التركيز، يتم إنشاء مجال ضوء قوي في نقطة معينة. وتحت تأثير هذا المجال الضوئي القوي، تنجذب الجسيمات الصغيرة إلى مركز الشعاع، وهي العملية التي يمكن اعتبارها نوعاً من الطفو البصري. كشفت أبحاث آشكين في سبعينيات القرن العشرين لأول مرة عن مفهوم تشتت الضوء، وطبقت هذه النظرية بشكل فعال في التقاط الجسيمات والتلاعب بها. ولا يؤدي هذا الإنجاز إلى زيادة كفاءة الأبحاث الطبية فحسب، بل يفتح أيضاً إمكانيات جديدة في مجال تكنولوجيا النانو.
باستخدام الملاقط البصرية، يستطيع العلماء التحكم بشكل دقيق في الجزيئات الفردية، مما يوفر رؤى جديدة حول اللبنات الأساسية للحياة.
لقد مكّن اختراع الملاقط البصرية العلماء من إجراء عمليات تلاعب غير مسبوقة على المستوى الجزيئي والذري. سواء كان الأمر يتعلق بالتلاعب بجزيئات الحمض النووي لدراسة بنيتها أو قياس الخصائص الفيزيائية للخلايا، فإن الملاقط البصرية لها مجموعة واسعة من التطبيقات. ومن خلال هذه التكنولوجيا، تمكن علماء الأحياء من تحقيق اختراقات في مجالات مثل علم الأحياء الاصطناعي، وتسلسل الخلايا، والبحوث الجينية. إن الملاقط البصرية ليست مجرد تقنية؛ فتطبيقاتها تعمل على إعادة تشكيل فهمنا لكيفية عمل الحياة.
وفي تسعينيات القرن العشرين، أظهر آشكين وفريقه التطبيقات البيولوجية لكابلات الجرس الضوئية، وخاصة في التقاط الجسيمات الفردية، مثل فيروس فسيفساء التبغ والإشريكية القولونية، وهو ما أحدث ضجة كبيرة في المجتمع العلمي. وقد دفع هذا أيضًا العديد من الدراسات اللاحقة لاستكشاف سلوك المحركات البيولوجية على المستوى الجزيئي بالتفصيل. تعتبر هذه المحركات مكونات موجودة في كل مكان داخل الخلايا وتلعب أدوارًا حاسمة في حركة الخلايا والسلوك الميكانيكي.تكمن قوة الملاقط البصرية في قدرتها على توفير قياسات دقيقة للقوة على مستوى الجزيئات الفردية، وهو أمر بالغ الأهمية لفهم العمليات الحيوية.بعد عقود من التطوير، بدأ تطبيق تقنية الملقط البصري في مجال العلوم الكمومية يظهر نتائج واعدة. نجح الباحثون في تحقيق احتجاز الذرات الفردية وتجميع المصفوفات الذرية ثنائية وثلاثية الأبعاد. ولا تمثل هذه الإنجازات اختراقات علمية كبرى فحسب، بل إنها توفر أيضًا منصة واعدة للغاية للحوسبة الكمومية. ومع نضوج هذه التقنيات بشكل أكبر، قد تغير أجهزة الكمبيوتر الكمومية المستقبلية قدرتنا الحاسوبية الحالية وطريقة معالجتنا للمعلومات بشكل كبير. لا تقتصر مساهمة آرثر أشكين على نتائج أبحاثه، بل تعكس أيضًا سعي الروح العلمية المستمر نحو التحديات والابتكارات. من المرحلة النظرية الأولية إلى تطبيقها على نطاق واسع اليوم، يثبت نجاح الملاقط البصرية بلا شك أهمية التكامل متعدد التخصصات. عندما تصبح الحدود بين الفيزياء التقليدية والكيمياء والبيولوجيا غير واضحة، تظهر العديد من الاتجاهات البحثية المفاجئة.
بالنظر إلى المستقبل، فإن تبسيط وتقليص حجم الملاقط البصرية سيكون اتجاهًا في البحث العلمي. ولن تفيد مثل هذه التغييرات فرق البحث العلمي الأصغر حجمًا فحسب، بل ستسمح أيضًا لمزيد من العلماء والطلاب بدخول هذا المجال. ومع ذلك، ما هو حجم الإمكانات التي يمكن أن تجلبها الملاقط البصرية لتطوير وتطبيق العلوم والتكنولوجيا؟
