أحدث تطبيقات الليزر في حوار مع عالم مصري بقائمة أفضل 2% على العالم

حظي علماء مصر بنصيب وافر من قائمة ستانفورد الأمريكية لأفضل 2% من علماء العالم لإنجازاتهم العلمية في ميادين مختلفة حيث يضم هذا التصنيف أكثر من 160 ألف باحث من بين أكثر من 8 ملايين أكاديمي نشط فى جميع أنحاء العالم، ويشمل 22 مجالا علميا و176 حقلا فرعيا في الاعتبار.

وبعضهم احتفظ بهذه المكانة السامية لعدة سنوات ومنهم الأستاذ الدكتور وليد توفيق الأستاذ بالمعهد القومي لعلوم الليزر و رئيس قسم تطبيقات الليزر بجامعة القاهرة ، لاختياره هذا العام 2023 ضمن أفضل علماء العالم، وذلك للعام الثالث على التوالي في مجال الفوتونيكس.

ومن حيثيات الاختيار أن الدكتور وليد توفيق حصل على درجة الدكتوراه عام 2000 في التحليل الطيفي بالليزر "دراسة ديناميات التفاعل الجزيئي للفوتون باستخدام نبضات الليزر القصيرة"، حيث أجرى تجاربه في الجامعة التكنولوجية ميونخ المانيا. وهو مهتم بتطبيقات مطيافية البلازما التي يسببها الليزر والليزر فائق السرعة في الكشف عن التلوث البيئي وعلاج السرطان بالليزر وتطبيقات المواد النانو الذكية في الطاقة الشمسية.

وحاليا، لديه مشروعان دوليان في هذه المجالات بالتعاون مع خبراء من الولايات المتحدة الامريكية.و في مايو 2022 ، تم اختياره ومنحه وسام العالم العالمي "شارة الباحث" ، التي تمثل جمهورية مصر العربية من خلال 103 دولة من قبل منظمة ARID (معرف البحث العربي).وقد تعاون مع مجموعات دولية مختلفة في تطبيقات التحليل الطيفي بالليزر والليزر فائق السرعة في Georgia Tech USA ، Uni. اليابان للاتصالات الكهربائية ، POSTECH Uni. كوريا الجنوبية ، Quaid-i-Azam Uni. جامعة الملك سعود الباكستانية. المملكة العربية السعودية ، Max-Planck Inst. ألمانيا و لودز يوني. للتكنولوجيا. بولندا.

وقد شارك في تأليف ثلاثة كتب دولية عن تطبيقات اشعة ونحو سبعين ورقة بحثية علمية المدرجة في Scopus ومشرف على العديد من رسائل الماجستير و الدكتوراه لباحثين في عدد من الدول. وهو عضو بارز Associate member في الجمعيات المهنية الدولية الامريكية المتخصصة مثل IEEE و OSA و APS و SPIE وفي جمعيات مهنية دولية مختلفة مثل IEEE و OSA و APS وبأ SPIE. بأمريكا. قد تعاون مع مجموعات بحثية دولية مختلفة في جامعة جورجيا تك بأمريكا و جامعة الاتصالات الكهربائية باليابان ، و جامعة بوستيك بكوريا الجنوبية، جامعة الملك سعود بالسعودية ، ومعهد ماكس بلانك -ألمانيا و معهد لودز يوني للتكنولوجيا-بولندا.

#ما المفصود بالفوتونيكس ؟

-الفوتونيكس هو مجال علمي يرتبط بالتعامل مع الفوتونات، وهي الجسيمات الأساسية للضوء. ويهدف الفوتونيكس إلى استخدام الفوتونات لنقل ومعالجة المعلومات بطرق فعالة ويشمل ذلك تصميم وتطوير الأجهزة والأنظمة التي تستند إلى الضوء والليزر.

ويلعب الفوتونيكس دورا حاسما في تطوير التكنولوجيا الحديثة وتحسين الأداء في مجموعة متنوعة من التطبيقات، مما يسهم في تطور الاتصالات والطاقة والطب والعلوم.

#ما أبرز تطبيقات الفوتونيكس ؟

-تتنوع تطبيقات الفوتونيكس لتشمل:
1**الاتصالات البصرية: تُستخدم الألياف البصرية والأجهزة الضوئية لنقل البيانات على نطاقات عريضة وبسرعات عالية.

2 **الليزر والتصوير: يتم استخدام الليزر في مجموعة واسعة من التطبيقات مثل التصوير الطبي والقياسات الدقيقة.

3 **توليد الطاقة الشمسية: يتم استخدام الفوتونيكس لتطوير خلايا شمسية فعالة وزيادة كفاءة تحويل الضوء إلى طاقة كهربائية.

4 **تقنيات الاستشعار: تُستخدم أجهزة الاستشعار الضوئية لقياس مجموعة متنوعة من المتغيرات مثل درجة الحرارة والضغط والكيمياء.

5 **الحوسبة الكمية: يسعى الباحثون إلى استخدام الفوتونات لبناء أنظمة حوسبة كمية أكثر قوة.

#ما شعاع الليزر و خواصه و التطبيقات العملية له في حياتنا ؟

-الليزر هو جهاز ينتج شعاعا ضوئيًا متميزا بخصائص فريدة.

وشعاع الليزر له عدة خصائص مميزة:
التركيز الضوئي لشعاع الليزر: مثال لذلك تركيز أشعة الشمس، حيث يمكن تجميع أشعة الشمس بفعالية في نقطة واحدة باستخدام عدسة مكبرة. هذا يظهر كخاصية تركيز الضوء في نقطة واحدة على السطح. وهذا مشابه لخاصية شعاع الليزر الذي يكون لديه تكوين موحد ودقيق يتم توجيهه نحو هدف محدد بشكل قوي.

عدم التشتت لشعاع الليزر: في حالة تركيز أشعة الشمس، تتجمع الأشعة بدقة وبدون تشتت. وهذا يعكس خاصية عدم التشتت في شعاع الليزر، حيث ينتشر الليزر بشكل متجانس ودقيق دون تشتت عند الانتقال عبر وسائط مختلفة.

قوة التركيز لشعاع الليزر: تظهر القوة في تركيز أشعة الشمس القدرة على تسخين وتحريك المواد بسبب التركيز القوي. بنفس الطريقة، شعاع الليزر يمكن أن يكون قويًا بما يكفي لحرق وتبخير المواد بسبب قوته الكبيرة وتركيزه الدقيق.

*باختصار، خواص شعاع الليزر تشمل التركيز الدقيق وعدم التشتت، وهذه الخصائص تشبه تلك المستخدمة في تركيز أشعة الشمس للتحقيق في التأثيرات البصرية والحرارية والتكنولوجية.

وتتضمن التطبيقات العملية لليزر:

1 **الطب: يستخدم الليزر في عمليات الجراحة التجميلية وجراحة العيون وعلاج أمراض الجلد.

2 **الاتصالات: يسهم في الاتصالات البصرية عبر الألياف البصرية لنقل البيانات بسرعة عالية.

3 **الصناعة: تطبيقاته تشمل القطع والحفر واللحام بدقة عالية.

4 **البحث العلمي: يُستخدم في الأبحاث العلمية بمجموعة متنوعة من التخصصات.

5 **تقنيات الاستشعار: يستخدم لقياس المسافات والخصائص الكيميائية والبيئية.

6 **صناعة الترفيه: في عروض الليزر والإضاءة المسرحية.

7 **العلوم البيئية: في رصد التلوث البيئي وتحليل الغلاف الجوي.

تطبيقات الليزر تجعل حياتنا أكثر فعالية وتحسينًا في مجموعة متنوعة من المجالات.

#ما نسبة نجاح الليزر في العلاج الطبي مقارنة بالطرق الاخرى؟

- أنا لست طبيبا و لكن سأتكلم من الناحية العلمية عن خواص أشعة الليزر في الاستخدامات الطبية
أولا لما شعاع الليزر خيار مميز طبيا: بالطبع الليزر يعتبر آلة جراحية مميزة بسبب خاصية توليده للحرارة بشكل دقيق ومحدد. هذا يساعد على تجنب النزيف أثناء الجراحة لعدة أسباب:
1 **تخصيص الحرارة: يمكن ضبط الليزر ليعمل على تسخين وتجميع الأنسجة بدقة دون أن يسبب تلف الأوعية الدموية الصغيرة.

2 **تجميد الدم: الليزر يمكن أن يؤدي إلى تجميد الدم في الأوعية الدموية الصغيرة (الشعيرات)، مما يمنع نزيفًا غير مرغوب خلال الجراحة.

. **التحكم الدقيق: الجراح يمكنه التحكم الدقيق في توجيه شعاع الليزر للمنطقة المعنية دون التأثير على مناطق أخرى.

هذه الخصائص تجعل الليزر مفضلًا في الجراحات التي تتطلب دقة عالية وتقليل نزيف الدم أثناء الجراحة، مما يقلل من مخاطر العمليات ويساعد في تحقيق نتائج أفضل للمرضى.

-نسبة نجاح الليزر في العلاج الطبي تعتمد على نوع الحالة والجراحة المعنية. على العموم، يُعتبر الليزر خيارًا فعالًا في العديد من الإجراءات الطبية بسبب خصائصه الدقيقة والتحكم العالي. على سبيل المثال:
1 **جراحة العيون: الليزر يستخدم بشكل شائع في جراحات تصحيح النظر مثل جراحة الليزك والليزر في العيون. ونسبة نجاح هذه الجراحات عادة مرتفع وتساعد في تحسين الرؤية بشكل كبير.

2 **جراحة الجلد: الليزر يُستخدم في إزالة الشامات والندوب والأوعية الدموية. ونسبة النجاح تعتمد على نوع الجلد والإجراء.

3 **جراحة الأورام: يُستخدم الليزر لإزالة الأورام السرطانية في بعض الحالات. ونسبة النجاح تعتمد على نوع الورم ومرحلته.

#هل لجراحات الليزر آثار جانبية ؟

-بالنسبة للآثار الجانبية، يمكن أن تشمل بعض الجراحين والإجراءات الليزرية آثارا مؤقتة مثل احمرار وتورم. في بعض الحالات النادرة، يمكن أن تحدث مضاعفات مثل التفتت الندبي أو تغير في اللون. ولذلك يجب مناقشة المخاطر المحتملة مع الطبيب قبل الجراحة.

ولذا يعتبر الليزر عادة آمنًا وفعالًا في العلاج الطبي، لكن النجاح والآثار الجانبية تعتمدان على الحالة الطبية والإجراء المعني، ويجب دائمًا استشارة الخبراء الطبيين لاتخاذ القرار الأفضل.

#إلى أي مدى يمكن استخدام أطياف الليزر في التنبؤ بالزلازل ؟

-بالتأكيد! مقياس التداخل الليزري هو جهاز يستفيد من تأثير دوبلر الليزري، وهو تأثير يحدث عندما ينعكس شعاع الليزر عن سطح يتحرك. عندما نستخدم هذا المقياس في سياق الزلازل، نوجه شعاع الليزر نحو سطح الأرض. عندما يحدث زلزال ويتحرك السطح الأرضي، يؤدي ذلك إلى تغير في تردد الليزر المنعكس عن السطح. هذا التغير في تردد الليزر يمكن قياسه بدقة باستخدام المقياس.

وباستخدام هذا الجهاز، يمكننا تحديد سرعة واتجاه حركة الأرض نتيجة الزلزال. وهذه المعلومات تساعد في رصد الزلازل وفهمها بشكل أفضل.وتطوير هذه التقنية يمكن أن يكون له دور مهم في تحسين قدرتنا على التنبؤ بالزلازل والتصدي لتأثيراتها بشكل أفضل.

#ماذا عن أحدث أبحاثكم و مدى استفادة المجتمع منها؟

-تتركز أبحاث مجموعاتي البحثية على تطبيقات الليزر في كشف التلوث بالبيئة و الصناعة وتطبيقات الليزر و النانو تكنولوجي في القضاء على الخلايا السرطانية.

1- **أبحاث تطبيقات الليزر في كشف التلوث في البيئة و الصناعة:

1 **كشف الانبعاثات الصناعية: يمكن استخدام أنظمة الليزر لرصد الانبعاثات الضارة من المصانع والمنشآت الصناعية. يمكن أن يتم ذلك من خلال تحليل الانبعاثات الغازية والجسيمات المعلقة في الهواء.

2. **كشف التلوث المائي: باستخدام الليزر، يمكن قياس تركيز الملوثات في المياه مثل الزيوت والمعادن الثقيلة. هذا يساعد في مراقبة جودة المياه في الأنهار والبحار ومعالجة مياه الصرف الصحي.

3 **الكشف عن التلوث البيئي في التربة: الليزر يمكن أن يستخدم لفحص التربة وتحديد مستويات التلوث بالمعادن الثقيلة والمواد الكيميائية الضارة.

4 **كشف التلوث في النبات: يمكن استخدام الليزر لرصد التلوث في النباتات عن طريق تحليل تركيب وحالة الأوراق والأنسجة النباتية، وذلك للكشف عن تأثيرات التلوث على صحة النباتات.

5 **تحليل أجزاء النبات المختلفة بالليزر: يمكن استخدام الليزر لتحليل الأجزاء المختلفة من النبات مثل الأوراق والجذور والثمار، وذلك لفحص التأثيرات البيئية والتلوث على تلك الأجزاء.

وهذه الأبحاث التطبيقات تساهم في حماية البيئة وصحة الإنسان من التلوث البيئي وتسهم في اتخاذ إجراءات تصحيحية فعالة للحفاظ على البيئة النقية وصحة النباتات مما يساهم في رفع الناتج القومي لمصر.

2- تطبيقات الليزر و النانو تكنولوجي في القضاء على الخلايا السرطانية:

تطبيقات الليزر وتكنولوجيا النانو في مجال مكافحة الخلايا السرطانية تعد من أهم التطورات الطبية الحديثة. إليك بعض التفاصيل حول هذه التطبيقات:

1 **علاج الأورام بالليزر: يتم استخدام الليزر لإتجاه شعاع ضوء دقيق إلى الأورام السرطانية. يمكن أن يكون ذلك من خلال توجيه الليزر مباشرة إلى الورم أو عبر الألياف البصرية. تسخين الخلايا السرطانية باستخدام الليزر يمكن أن يؤدي إلى تدميرها أو تقليل نموها.

2 **النانوتكنولوجيا وتسليم الأدوية Drug delivery: يتم استخدام النانوتكنولوجيا لتطوير ناقلات دوائية صغيرة جدا تحمل العلاجات المضادة للسرطان. هذه الجزيئات النانوية يمكن أن توجه بدقة إلى الخلايا السرطانية وتحرير الدواء في المكان المناسب دون التأثير على الخلايا الصحية المحيطة.
3**التحكم في السرطان بوساطة الضوء: تتيح تكنولوجيا الليزر والنانوتكنولوجيا القدرة على التحكم في السرطان بوساطة الضوء. يمكن توجيه الليزر إلى الأورام التي تحتوي على نانوجسيمات مشعة تتفاعل مع الضوء لقتل الخلايا السرطانية.

هذه التطبيقات تمثل تقدما مهما في علاج السرطان وتقليل الأثار الجانبية المرتبطة بالعلاجات التقليدية. تسعى الأبحاث المستمرة في هذا المجال إلى تحسين فعالية العلاج وزيادة فرص الشفاء من الأمراض السرطانية.
#هل يتم إجراء تجارب على البشر من الحالات المرضية ؟
-القوانين والأخلاقيات تمنع ذلك ، فمعظم التجارب تجرى على الحيوانات لكن هناك بعض تجارب بالخارج تجرى على متطوعين بعد كتابة إقرار بأن الجراحة على مسئوليتهم ومنهم مرضى يتم شفاؤهم .

#كيف تم تكريمكم ؟

- تم تكريمي مرات عديدة في جامعة القاهرة لإنتاجي العلمي و أخرها في حفل الخريجين فبراير 2023 من نواب رئيس جامعة القاهرة وعميد معهد الليزر للتميز العلمي من جامعة ستانفورد الامريكية .

#طموحكم القادم ؟

طموحي القادم أن يتم تطبيق هذه التقنيات و خصوصا في علاج الأورام السرطانية في مصر و بدء الأطباء المسؤولين في اعتماد التقنية بشكل رسمي من وزارة الصحة لأن لها مردود قومي مهم كالتالي :

1 **الفاعلية للمجتمع والصحة العامة:**
**زيادة فرص الشفاء:** تطبيقات الليزر والنانوتكنولوجيا في علاج السرطان تزيد من فرص الشفاء للمصابين بالسرطان بفضل دقتها في استهداف الخلايا السرطانية دون التأثير على الأنسجة السليمة. هذا يعني تحسين جودة حياة المرضى وزيادة أمل البقاء على قيد الحياة.

**تقليل الأثار الجانبية:** نظرا لاستهداف الليزر والنانوتكنولوجيا المتقن للخلايا السرطانية، يمكن تقليل الأثار الجانبية المرتبطة بالعلاجات التقليدية مثل العلاج الكيميائي والإشعاع.

- **تقليل التكاليف الصحية: العلاجات الدقيقة والفعالة يمكن أن تقلل من تكاليف العلاج والمستشفيات وتخفيف العبء على النظام الصحي.

2 **الفاعلية للناتج القومي:**
**تطوير التكنولوجيا المحلية: تعزز هذه التطبيقات من تطوير واستخدام التكنولوجيا المحلية والبحث والتطوير في مجالات الليزر والنانوتكنولوجيا.

**تعزيز القطاع الصحي: تسهم الابتكارات في مجال العلاج بالليزر والنانوتكنولوجيا في تعزيز القطاع الصحي وزيادة تنافسية البلد في الرعاية الصحية.
**تحفيز البحث والابتكار: تشجع هذه التطبيقات على البحث والتطوير وتجذب العلماء والمهندسين للعمل في مجالات ذات أهمية كبيرة.

**توجيه الاستثمار:** تجذب هذه التطبيقات استثمارات في القطاعات ذات الصلة مما يساهم في نمو الاقتصاد الوطني.

*بشكل عام، تمثل هذه التطبيقات تقدما كبيرا في مكافحة السرطان وتحسين جودة الرعاية الصحية. إنها تعزز الصحة العامة وتقلل من تكاليف العلاج وتعزز النمو الاقتصادي والتنمية التكنولوجية لمصر.