"علام" يحصل على أفضل جائزة بحث علمي في الطاقة الشمسية

حصل ناجح علام، مدرس الفيزياء بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، على جائزة أفضل بحث علمي منشور لعام 2013 من المركز القومي للبحوث.

حصل "علام" على الجائزة لبحثه المبتكر حول إمكانية استخدام تكنولوجيا النانو لتحويل الطاقة الشمسية إلى وقود أو كهرباء، وبالأخص لإنتاج مواد تحل محل استخدام مادة السيليكون باهظة 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".

حصل "علام" على جائزة المركز القومي للبحوث لمقالته بعنوان "Layered Tantalum Oxynitride Nanarod Array Carpets for Efficient Photo electrochemical 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 مدرس الفيزياء أن المشكلة تكمن في نقص المواد المتوافرة ومنخفضة التكلفة اللازمة لإحلال السيليكون، وهي المادة الأكثر استخدامًا في صناعة الألواح الشمسية، قائلًا: "المشكلة الأساسية تكمن في استخدام السيليكون، إنه مازال مكلفًا وصعب التصنيع، ومعظم المواد المماثلة للسيليكون ستنضب في خلال السنوات القادمة". 

ويضيف "علام" أن: عملية تحويل الرمال إلى سيليكون عملية مكلفة أيضًا، موضحًا أنه "بعد الحصول على الرمال، لابد من القيام بعمليات عديدة تتسم بالتعقيد لمعالجة الرمال، ولابد أيضًا من العمل في حجرة نظيفة، حتى لا تعود المادة إلى حالة الأكسدة مرة أخرى".

وفي سياق متصل، لفت "علام" إلى أن خصائص السيليكون تتلف إذا تعرض إلى الحرارة أو الرطوبة، متابعًا: "لأن الألواح الشمسية مصممة بالأساس لكي تناسب بيئة الولايات المتحدة الأمريكية حيث لا توجد لديهم هذه الكميات من الأتربة مثل مصر، فإنه من الصعب استخدامها في مناخ الشرق الأوسط".

مشيرًا أنه في حالة الرياح القوية، من الممكن أن تقوم الرمال بخدش الأسطح الواقية للألواح الشمسية؛ ما يعرض السيليكون لعناصر الجو وقد يجعلها عديمة الفائدة، موضحًا أن المادة الواقية المستخدمة في ألواح السيليكون الشمسية من الممكن خدشها بسهولة عندما يتم تنظيفها بشكل آلي.

ولمواجهة هذه المشاكل، طور "علام" وفريقه مواد تقوم بنفس مهام مادة السيليكون، ولكن تتميز بالوفرة، والثبات وقلة تكلفة التصنيع.

فيما اتبع الباحث وسائل حسابية في طرق بحثه مقارنة بوسيلة التجربة ثم الخطأ الشائعة، ولأن استيراد الكيماويات من أمريكا يعد مكلفًا ويستهلك وقتًا كبيرًا، فقد كان من المهم أن يتطلب البحث القيام بموارد حسابية كبيرة للحصول على المواد المطلوبة.

يقول: "نقوم بعمل معادلات حسابية تطلعنا منذ البداية على نتيجة خلط مادتين معًا، ثم نقوم بفرز ما يقرب من 100 مادة عن طريق الحسابات التي نقوم بها والتي نعتقد أنها ستنجح، ونذهب للمعمل، ونمزج المادتين ونأمل أن نصل للنتيجة المرجوة".

ويركز باحث الفيزياء على قيمة عمل طلاب الجامعة في معمل مواد الطاقة بالجامعة الأمريكية بالقاهرة، قائلًا: "طالبا الدراسات العليا، بسمات شاهين ورامي ناشد، اللذان عملا معي في السنوات الثلاثة الماضية كان لهما دور عظيم في نجاح هذه المقالة العلمية"، مضيفًا أن منح الطلاب فرصًا لإجراء الأبحاث، يكفل قدرتهم على التنافس مع مؤسسات التعليم العالي.

يذكر أن "علام" حصل على شهادة الدكتوراه في علوم المواد والهندسة من جامعة بنسلفانيا، والتحق بعدها للعمل في معهد جورجيا للتكنولوجيا، ثم انضم لمعمل الأبحاث الإلكترونية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ثم عاد للقاهرة بعد عمله في معهد ماساتشوستس التكنولوجي ليقوم بالتدريس والقيام بالأبحاث في الجامعة الأمريكية بالقاهرة، وبعد حصوله على دعم من الجامعة، أنشأ معمل مواد الطاقة الذي يستضيف فريقه البحثي.