جائزة أفضل بحث علمي في تكنولوجيا النانو

حصل ناجح علام، مدرس الفيزياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، على جائزة أفضل بحث علمي منشور لعام 2013 من المركز القومي للبحوث لبحثه المبتكر حول إمكانية استخدام تكنولوجيا النانو لتحويل الطاقة الشمسية إلى وقود أو كهرباء، وبالأخص لإنتاج مواد تحل محل استخدام مادة السيليكون الباهظة الثمن في بعض الصناعات المستدامة.
يقول علام "مُنحت هذه الجائزة للجهد الذي بذله فريقي في اكتشاف وتصميم مواد متفاعلة للضوء، ومنخفضة التكلفة، ومتوازنة للغاية، من العناصر التي تتوافر بكثرة على كوكب الأرض وذلك لاستخدامها في تحويل الطاقة الشمسية." فقد حصل علام على جائزة المركز القومي للبحوث لمقالته بعنوان " Layered Tantalum Oxynitride Nanarod Array Carpets for Efficient Photoelectrochemical Conversion of Solar Energy: Experimental and DFT Insights " والتي تتحدث عن التحول الكهربائي الكيميائي الفعال للطاقة الشمسية، وتم نشرها في دورية "ACS Applied Materials and Interfaces".
يوضح علام أن المشكلة تكمن في نقص المواد المتوافرة والمنخفضة التكلفة اللازمة لإحلال السيليكون، وهي المادة الأكثر استخداماً في صناعة الألواح الشمسية. يقول علام "تكمن المشكلة الأساسية في استخدام مادة السيليكون أنها لا تزال مكلفة ويصعب تصنيعها. كما أن معظم المواد المماثلة للسيليكون ستنضب في خلال السنوات القادمة."
ويضيف علام أن عملية تحويل الرمال إلى سيليكون هي عملية مكلفة أيضاً، "فبعد الحصول على الرمال، لابد من القيام بعمليات عديدة تتسم بالتعقيد لمعالجتها، ولابد أيضاً من العمل في غرفة نظيفة، وإلا تعود المادة إلى حالة الأكسدة مرة أخرى."
كما أن خصائص مادة السيليكون قد تتلف إذا ما تعرضت إلى الحرارة أو الرطوبة. يقول علام "لأن الألواح الشمسية مصممة في الأساس لكي تناسب بيئة الولايات المتحدة الأمريكية، حيث لا تتواجد لديهم هذه الكميات من الأتربة مثل مصر، فإنه من الصعب استخدامهم في مناخ الشرق الأوسط، مضيفاً أنه في حالة هبوب رياح قوية، من الممكن أن تقوم الرمال بخدش الأسطح الواقية للألواح الشمسية، مما يعرض السيليكون للعناصر المناخية التي قد تجعلها عديمة الفائدة. كما أن المادة الواقية المستخدمة في ألواح السيليكون الشمسية من الممكن خدشها بسهولة عندما يتم تنظيفها بشكل آلي. يوضح علام "تعتبر مادة السيليكون مادة جيدة، ولكن لديها مشكلات عديدة."
ومن أجل معالجة تلك المشكلات، طور علام وفريقه البحثي مواداً تقوم بنفس مهام مادة السيليكون، ولكنها تتميز بالوفرة، والثبات، وانخفاض تكلفة التصنيع. يقول علام "إن جمال المادة التي طورناها هو كونها تقوم بتنظيف ومعالجة نفسها بنفسها،" حيث يستخدم علام مادة البوليمر للحصول على تلك النتائج.
ولكي يتمكن علام من التغلب على فكرة عدم توافر موارد كافية مماثلة لما يتوافر بالولايات المتحدة الأمريكية، فقد اتبع وسائل حسابية في طرق بحثه مقارنة بوسيلة التجربة ثم الخطأ الشائعة. ولأن استيراد الكيماويات من الولايات المتحدة الأمريكية يعد مكلفاً ويستهلك وقتاً كبيراً، فقد كان من المهم أن يتطلب البحث استخدام موارد حسابية كبيرة للحصول على المواد المطلوبة. يقول علام "نقوم بعمل بعض المعادلات الحسابية التي تطلعنا منذ البداية ما هي نتيجة خلط مادتين ما معاً، حيث نقوم بفرز ما يقرب من مائة مادة عن طريق الحسابات التي نقوم بها والتي نعتقد أنها ستنجح، ثم نذهب للمعمل، ونمزج المادتين معاً ونأمل أن نصل إلى النتيجة المرجوة."
يركز علام على قيمة عمل طلاب الجامعة في معمل مواد الطاقة بالجامعة. يقول علام "إن طلاب الدراسات العليا، بسمات شاهين ورامي ناشد الذين عملوا معي في السنوات الثلاثة الماضية، كان لهم دوراً عظيماً في نجاح هذه المقالة العلمية. إن منح الطلاب فرصاً لإجراء الأبحاث، يكفل قدرتهم على التنافس مع مؤسسات التعليم العالي."
حصل علام على شهادة الدكتوراه في علوم المواد والهندسة من جامعة ولاية بنسلفانيا، وذلك قبل العمل في أبحاث ما بعد الدكتوراه في معمل الليزر بمعهد جورجيا للتكنولوجيا. ثم عمل علام كعالم بحثي في معمل الأبحاث الإلكترونية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. وعاد علام إلى القاهرة بعد عمله في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا للتدريس وإجراء الأبحاث في الجامعة الأمريكية بالقاهرة. وبعد حصوله على دعم من الجامعة، أنشأ علام معمل مواد الطاقة الذي يستضيف فريقه البحثي.