KAUST Discovery - Issue 6 - Arabic

‫شارك في‬ ‫استطالع الرأي‬ ‫ص‪3 .‬‬

‫اكتشافات كاوست‬

‫الســنة األولــى \ العدد الثاني \ اغســطس ‪2018‬‬

‫من اإللهام إلى االبتكار‬

‫من االبتكار‬ ‫إلى التأثير‬ ‫علوم من‬

‫أجل المجتمع‬ ‫ص‪31 .‬‬

‫نموذج إحصائي للتنبؤ‬ ‫باالنهيارات األرضية‬

‫عمليات محاكاة لهطول‬ ‫األمطار قد تسمح بالتنبؤ‬ ‫الدقيق باالنهيارات األرضية‬ ‫الخطيرة‪ .‬ص‪8 .‬‬

‫استغالل الطاقة الشمسية‬ ‫للحصول على ماء نظيف‬

‫تصميم ثالثي األبعاد لمولد‬ ‫بخار شمسي يستغل كل دفقة‬ ‫من طاقة ضوء الشمس من أجل‬ ‫إنتاج ماء عذب‪ .‬ص‪41 .‬‬

‫لمسة ضوئية لكشف‬ ‫أطر البنى الذرية‬

‫بات باإلمكان تصوير المواد‬ ‫التي تتضرر عادةً داخل‬ ‫المجهر اإللكتروني بدقة‬ ‫ذرية‪ .‬ص‪56 .‬‬

‫ُﻳ َﻌﺪ "ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ‬ ‫اﻟﻤﺮﺋﻴﺔ"‪ VCC‬ﻓﻲ ﺟﺎﻣﻌﺔ‬ ‫اﻟﻤﻠﻚ ﻋﺒﺪ اﻟﻠﻪ ﻟﻠﻌﻠﻮم‬ ‫واﻟﺘﻘﻨﻴﺔ )ﻛﺎوﺳﺖ( ﻣﺮﻛﺰً ا‬ ‫ﻣﺘﻌﺪد اﻟﺘﺨﺼﺼﺎت ﻷﺑﺤﺎث‬ ‫اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﻤﺮﺋﻴﺔ‪ .‬وﺗﺘﻨﻮع‬ ‫ﻣﻮﺿﻮﻋﺎت اﻟﺪراﺳﺔ ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻤﺮﻛﺰ ﺑﻴﻦ اﻟﻬﻨﺪﺳﺔ اﻟﻤﺪﻧﻴﺔ‬ ‫واﻟﺮﻳﺎﺿﻴﺎت اﻟﺤﺎﺳﻮﺑﻴﺔ‪ ،‬ﻣﻊ‬ ‫ﺗﻄﺒﻴﻘﺎت ﺗﺘﺮاوح ﺑﻴﻦ ﺗﺨﻄﻴﻂ‬ ‫اﻟﻤﺪن اﻟﺬﻛﻴﺔ وﺗﻄﻮﻳﺮ ﺗﻘﻨﻴﺎت‬ ‫ﻋﺮض واﺳﺘﺸﻌﺎر ﺟﺪﻳﺪة‪ .‬ﺗﻈﻬﺮ‬ ‫ﻓﻲ اﻟﺼﻮرة ﻛﺎﻣﻴﺮا ﺑﺎﻧﻮراﻣﻴﺔ‬ ‫ﺻﻮرا ﻣﺘﻌﺪدة‬ ‫‪ 360‬درﺟﺔ ﺗﻠﺘﻘﻂ‬ ‫ً‬ ‫ﻓﻲ اﻟﻮﻗﺖ ذاﺗﻪ وﺗﻨﺴﺠﻬﺎ‬ ‫ﻣﻌﺎ ﻹﻧﺘﺎج ﺻﻮر وﻓﻴﺪﻳﻮﻫﺎت‬ ‫ً‬ ‫ﺑﻨﻄﺎق ‪ 360‬درﺟﺔ‪.‬‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪VCC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫كلمة العدد‬ ‫عزيزي القارئ‪،‬‬ ‫ش‬ ‫العـا� ‪ ،‬نبحـث ف ي� جامعـة‬ ‫مـع دخولنـا العـام‬ ‫الملـك عبـد هللا للعلـوم والتقنيـة (كاوسـت)‪ ،‬عـن‬ ‫فعـال‬ ‫تعزيـز جهودنـا ودفعهـا أبعـد‪ ،‬لتحقيـق أثـر َّ‬ ‫ف ي� مواجهتنـا التحديـات العالميـة المتعلقـة بالغـذاء‬ ‫والميـاه والطاقـة والبيئـة‪.‬‬ ‫ف‬ ‫و� هـذا العـدد مـن «اكتشـافات كاوسـت»‪،‬‬ ‫ي‬ ‫عـر‬ ‫نسـتعرض خطواتنـا الحثيثـة لتحقيـق ذلـك‪ ،‬ب‬ ‫سلسـلة مقاالت تسـتعرض ‪-‬للمرة أ‬ ‫الوىل‪ -‬اكتشـافات‬ ‫فعـال‪ ،‬كمـا نتطـرق ف ي‪ �-‬مقابالتنا‪-‬‬ ‫مبتكـرة ذات ي‬ ‫تأثـر َّ‬ ‫إىل سـؤال علمائنـا وباحثينـا عـن أعمالهـم العلميـة‬ ‫القابلـة للتطبيـق‪ ،‬ونسـلَّط الضـوء على العالقـة‬ ‫ين‬ ‫بـ� الغـذاء والمـاء والطاقـة والدراسـات القائمـة‬ ‫ن‬ ‫لتحسـ� كفـاءة وإنتاجيـة مكوناتهـا‪ ،‬لتحقيق‬ ‫حولها‪،‬‬ ‫ي‬ ‫الرفاهيـة للمجتمعـات ت‬ ‫محليـا‬ ‫فيهـا‪،‬‬ ‫نعيـش‬ ‫الـ�‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫وعالميـا‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ف‬ ‫مختـرات أساسـية متعـددة‪،‬‬ ‫تتوافـر ي� كاوسـت‬ ‫ب‬ ‫مجهـزة بأحـدث أ‬ ‫الدوات والمعـدات‪ ،‬يسـتخدمها‬ ‫َّ‬ ‫علمـاء وباحثـو كاوسـت وزمالؤهـم مـن جميـع‬ ‫أنحـاء المملكـة والعالـم ف ي� أعمالهـم وأبحاثهـم‬ ‫خـر دليـل على أهميـة هـذه‬ ‫وابتكاراتهـم‪ .‬ولعـل ي‬ ‫ت‬ ‫يصدرها‬ ‫الـ� ِّ‬ ‫ب‬ ‫المختـرات ودورهـا‪ ،‬النتائـج البحثيـة ي‬ ‫مسـتخدموها إىل العالـم‪ ،‬كالورقـة البحثيـة ت‬ ‫الـ�‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ال�وفيسور‬ ‫شن�ها أسـتاذ علوم الكيمياء ي� كاوسـت‪ ،‬ب‬ ‫يـو هان‪ ،‬ف ي� المجلـة العلمية «سـاينس» (‪،)Science‬‬ ‫باح� أ‬ ‫ت ف‬ ‫ث‬ ‫ت‬ ‫القسـام‬ ‫الـ� اشـرك ي� تأليفهـا مع عـدد من ي‬ ‫أي‬ ‫بالمختـرات الرئيسـية لدينـا‪.‬‬ ‫الخـرى‬ ‫ب‬ ‫هـان والفريـق نجحـوا ف ي� تصويـر البنيـة الدقيقـة‬ ‫لجزيئـات لـم يسـبق رصدهـا ً‬ ‫قبلا ف ي� المـواد على‬ ‫أ‬ ‫فرصـا جديـدة‬ ‫المسـتوى الـذري‪ ،‬المـر الـذي يتيـح ً‬ ‫لدراسـة بنيتهـا وفهـم وظائفهـا‪.‬‬ ‫وعلى الرغـم مـن أن هـذا االكتشـاف ليـس ً‬ ‫قابل‬ ‫يعد‬ ‫للنقـل والتطبيـق على مسـتوى المجتمـع‪ ،‬فإنـه ُّ‬ ‫خطـوة أوىل رئيسـية تسـاعد على اتخـاذ قـرارات‬ ‫اسـتخدام هـذه المـواد بمـا ينفـع المجتمـع‪.‬‬

‫أ‬ ‫أ‬ ‫طور‬ ‫ومـن المثلـة الخرى على تطبيـق العلـوم‪َّ ،‬‬ ‫نموذجا‬ ‫الحصاء ف ي� كاوسـت‪،‬‬ ‫رافائيل هـورس‪ ،‬أسـتاذ إ‬ ‫ً‬ ‫إحصائيـا يسـاعد عىل التنبـؤ بمكان حـدوث انهيارات‬ ‫ًّ‬ ‫أرضيـة ف ي� منطقـة معينـة اعتمـا ًد ا على الظـروف‬ ‫ت‬ ‫أيضا‪.‬‬ ‫الـ� تحـدث ً‬ ‫المناخيـة‪ ،‬وتقديـر عـدد المـرات ي‬ ‫ويتيـح هـذا النمـوذج الفرصـة للسـلطات التخـاذ‬ ‫الجـراءات الوقائيـة الالزمـة وإجلاء أ‬ ‫الشـخاص إىل‬ ‫إ‬ ‫أكـر أمانـا‪ ،‬وإنقـاذ أ‬ ‫أماكـن ث‬ ‫الرواح‪.‬‬ ‫ً‬ ‫أحـدث اكتشـافات‬ ‫كمـا نُطالـع ف ي� هـذا العـدد‬ ‫َ‬ ‫علمـاء كاوسـت ف ي� مجـاالت الطاقـة والميـاه والغذاء‬ ‫والبيئـة‪ ،‬ونُسـلِّط الضـوء على العالقـة بينهـا‪.‬‬ ‫فعلى سـبيل المثـال‪ ،‬تمكَّـن بنـج وانـج‪ ،‬أ‬ ‫السـتاذ‬ ‫المشـارك ف ي� علـوم وهندسـة البيئـة ف ي� كاوسـت‪،‬‬ ‫مـن الوصـول إىل كفـاءة طاقـة بنسـبة تقـارب المئـة‬

‫َّ‬ ‫نسلط الضوء‬ ‫في هذا العدد‬ ‫على دراسات العالقة بين الغذاء‬ ‫والماء والطاقة لتحقيق الرفاهية‬ ‫للمجتمعات التي نعيش فيها‬ ‫ث‬ ‫ثلا�‬ ‫ف ي� المئـة‪ ،‬باسـتخدام مولِّـد‬ ‫شـمس بخـاري ي‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫البعـاد‪ ،‬يمكـن اسـتخدامه ف ي� معالجـة ميـاه الرصف‬ ‫أ‬ ‫إلنتـاج ميـاه صالحـة لغـراض الزراعـة‪.‬‬ ‫نأمـل أن تسـتمتع بقـراءة مجلـة «اكتشـافات‬ ‫ونتم� أن تشـاركها مع أصدقائك وزمالئك‪.‬‬ ‫كاوست»‪ ،‬ن ِّ‬ ‫القيمـة‪ ،‬من‬ ‫كمـا نتطلَّـع لسـماع آرائكـم وتعليقاتكـم ِّ‬ ‫خالل مسح رمز االسـتجابة الرسيعة (‪ )QR Code‬عىل‬ ‫الصفحـة التاليـة‪ ،‬وتعبئـة االسـتبيان إ ت ن‬ ‫و�‪.‬‬ ‫اللكـر ي‬

‫مع تحيات‪،‬‬ ‫أرسة التحرير‬

‫أﺣﺪ اﻷﻫﺪاف اﻟﺮﺋﻴﺴﻴﺔ ﻟـ"ﻣﺮﻛﺰ‬ ‫اﻻﺣﺘﺮاق اﻟﻨﻈﻴﻒ" ‪ CRCC‬ﻫﻮ‬ ‫ﺗﻄﻮﻳﺮ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺑﺴﻴﻄﺔ وﻓﻌﺎﻟﺔ‬ ‫ﻣﻦ ﺣﻴﺚ اﻟﺘﻜﻠﻔﺔ ﻹﻣﺪادﻧﺎ‬ ‫ﺑﺎﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻨﻈﻴﻔﺔ ﻋﻦ ﻃﺮﻳﻖ‬ ‫اﻻﺣﺘﺮاق‪ ،‬أو اﻷﻛﺴﺪة اﻟﺠﺰﺋﻴﺔ‪ ،‬أو‬ ‫وﺳﺎﺋﻞ أﺧﺮى ﺗﻌﺘﻤﺪ ﻋﻠﻰ ﺗﺤﻮﻳﻞ‬ ‫اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﺔ‪ .‬واﻟﻨﻈﺎم‬ ‫اﻟﺬي ﻳﻈﻬﺮ ﻓﻲ اﻟﺼﻮرة ﻋﺒﺎرة‬ ‫ﻋﻦ ﻣﻜﺒﺲ ﺷﻔﺎف ﻓﻲ ﻣﺤﺮك‬ ‫ﺿﻮﺋﻲ ﻳﻤﻜﻦ اﺳﺘﺨﺪاﻣﻪ ﻟﺘﺼﻮﻳﺮ‬ ‫ﺷﻌﻠﺔ ﻟﻬﺐ ﺗﺪﺧﻞ اﻟﻤﺤﺮك ﻓﻲ‬ ‫أﺛﻨﺎء ﻋﻤﻠﻴﺔ اﻻﺣﺘﺮاق‪.‬‬ ‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪CCRC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫المحتويــات ‪ /‬أغســطس ‪2018‬‬

‫اكتشافات كاوست‬ ‫هيئة التحرير‬ ‫بيير ماجيستريتي‬ ‫رئيس قسم العلوم والهندسة‬ ‫البيولوجية والبيئية‬

‫‪12‬‬

‫معتز النُ زهي‬ ‫رئيس قسم العلوم والهندسة‬ ‫الحاسوبية والكهربائية والحسابية‬ ‫ماجنوس روبينج‬ ‫أستاذ علوم الكيمياء‬ ‫مدير التحرير‬ ‫كارولين أونك‬ ‫الرسوم التوضيحية والصور‬ ‫حلمي السقاف‬ ‫هينو أوانج‬ ‫أنستاشيا كرينوفا‬ ‫خافيير بيتا‬ ‫تصدر «اكتشافات كاوست» عن‬ ‫جامعة الملك عبد الله للعلوم‬ ‫والتقنية (كاوست) بواسطة‬ ‫وحدة الشراكة واإلعالم في‬ ‫‪ Nature Research‬التابعة‬ ‫لمؤسسة ‪.Springer Nature‬‬ ‫جامعة الملك عبد الله للعلوم‬ ‫والتقنية (كاوست)‬ ‫مدينة ثول ‪23955-6900‬‬ ‫– المملكة العربية السعودية‬ ‫بريد إلكتروني‪discovery@ :‬‬ ‫‪kaust.edu.sa‬‬

‫األرض‪/‬التربة‪/‬تحت األرض‬ ‫‪ 7‬بكتيريا فائقة‬ ‫قد تنقذ المحاصيل‬

‫‪ 8‬نماذج احصائية تساعد على‬ ‫التنبؤ باالنهيارات األرضية‬

‫تحاليل وراثية لبكتيريا صحراوية تبين‬ ‫أنها يمكن أن تساعد على تحسين إنتاج‬ ‫المحاصيل في األراضي القاحلة‪.‬‬

‫عمليات محاكاة لهطول األمطار‬ ‫قد تتيح التنبؤ الدقيق باالنهيارات‬ ‫األرضية الخطيرة‪.‬‬

‫تحول زلزالي في‬ ‫‪ُّ 11‬‬ ‫استكشاف النفط‬

‫‪ 12‬دراسة الصخور‬ ‫في مهد البشرية‬

‫تحليــل متقدم للبيانــات الزلزالية‬ ‫يمكــن أن يقود الموجــة التالية في‬ ‫التنقيــب عن النفط‪.‬‬

‫‪ 10‬تحت الضغط‪ :‬نمذجة الزالزل‬ ‫التي تحدث بسبب البشر‬

‫نموذج يعتمد على فيزياء التصدعات‬ ‫يوفر معلومات قيمة عن الزالزل التي‬ ‫ُيحدثها اإلنسان‪.‬‬

‫نمذجة جيوفيزيائية لواحد من أكثر‬ ‫مواقع الحفريات أهمية في العالم‬ ‫تكشف عن تاريخ الموقع الذي تطور‬ ‫فيه البشر األوائل‪.‬‬

‫علم المناخ‬ ‫تصدر عن جامعة الملك عبد الله‬ ‫للعلوم والتقنية بالتعاون مع وحدة‬ ‫الشراكة واإلعالم المخصص في‬ ‫‪ Nature Research‬التابعة لـ‬ ‫‪.Springer Nature‬‬

‫أخبرنا برأيك! برجاء استكمال هذا‬ ‫إلكترونيا‬ ‫المسح‬ ‫ً‬

‫‪ 15‬جينات عتيقة قد تهب‬ ‫المرجان حياة جديدة‬

‫تأخر فترات االزدهار‬ ‫‪ُّ 16‬‬ ‫االستوائية قد يؤثر على‬ ‫الحياة البحرية‬

‫قــد تتمكن الجينــات القافزة من‬ ‫أن تجعل بعض أنــواع الطحالب‪،‬‬ ‫والمرجان المضيــف لها‪ ،‬أكثر قدرةً‬ ‫تحمل درجــات الحرارة البحر‬ ‫على ُّ‬ ‫اآلخذة في التزايد‪.‬‬

‫تدل تغيرات األلوان في شمال البحر‬ ‫األحمر على أن ارتفاع درجات حرارة‬ ‫البحر قد يؤثر بشدة على األنظمة‬ ‫البيئية البحرية االستوائية‪.‬‬

‫‪ 19‬البحث عن جينات نيمو‪:‬‬ ‫إعداد خريطة جينومية ألسماك‬

‫‪ 20‬الكشف عن العالقات‬ ‫الخفية في البيانات‬

‫الشعاب ونشرها‬

‫تم الكشــف عن جينوم نيمو ونشــره‬ ‫على نطاق واســع‪ ،‬وهو ما سيساعد‬ ‫الباحثيــن على اســتقصاء بيئة‬ ‫األسماك وتطورها‪.‬‬

‫‪ 18‬الملوحة المرتفعة تحمي‬ ‫المرجان من اإلجهاد الحراري‬

‫قد يكون المرجان الذي يعيش في‬ ‫قدرة على‬ ‫المياه عالية الملوحة أكثر ً‬ ‫تحمل ارتفاع درجة حرارة المياه‪.‬‬ ‫ُّ‬

‫طريقة لتمثيل البنى اإلحصائية‬ ‫الخفية تساعد في فهم‬ ‫البيانات البيئية‪.‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫‪3‬‬

‫المحتويــات ‪ /‬أغســطس ‪2018‬‬ ‫حلول الطاقة‪/‬االبتكار‬ ‫‪ 23‬مواد تغير أشكالها عند‬ ‫امتصاص أشعة الشمس‬

‫مواد بيروفسكايتية يتغير شكلها عند‬ ‫التعرض للضوء‪.‬‬

‫‪ 24‬أجهزة ذكية المتصاص‬ ‫الطاقة على مدار الساعة‬

‫تصميم مبتكر للصمامات الثنائية‬ ‫يستخدم النقل النفقي الكمي‬ ‫فائق السرعة لجمع طاقة األشعة‬ ‫تحت الحمراء من البيئة المحيطة‪.‬‬

‫‪ 26‬نموذج جديد لزيادة أرباح‬ ‫محطات الطاقة‬

‫مخطط للتحسين قائم على المخاطر‬ ‫يعزز الثقة والربحية في محطات‬ ‫الطاقة المستقبلية التي تستخدم‬ ‫تكنولوجيات مختلطة‪.‬‬

‫‪ 28‬االستدامة ترتكز على‬ ‫استخدام المياه والطاقة‬

‫‪36‬‬

‫بشر وفرة البيانات عالية الدقة التي جمعتها األقمار‬ ‫تُ ِ‬ ‫الصناعية المصغرة بالوصول إلى نقطة تحول في‬ ‫االستشعار البيئي واستشعار األرض من الفضاء‪.‬‬

‫‪ 38‬استشعار دراسات البحار‬ ‫بالضوء والصوت‬

‫‪ 43‬تنقية األسالك النانوية‬ ‫للحصول على مزيد من الضوء‬

‫عالِ م نباتات‪ ،‬واختصاصي في‬ ‫المياه‪ ،‬ومهندس بترول يتحاورون‬ ‫في حلقة نقاشية حول «كيفية‬ ‫تعريف االستدامة؟»‪.‬‬

‫إماطة اللثام عن استراتيجيات‬ ‫جديدة لتحسين شبكات االستشعار‬ ‫الالسلكية المستقبلية تحت المائية‬ ‫الخاصة باألبحاث واالتصاالت البحرية‪.‬‬

‫معالجة سطحية كيميائية بسيطة‬ ‫حسن كفاءة أداء الصمامات الثنائية‬ ‫تُ ِّ‬ ‫المشعة للضوء فوق البنفسجي‬ ‫المصنوعة من األسالك النانوية‪.‬‬

‫‪ 30‬استخدام أكاسيد متعددة‬ ‫الطبقات في صنع بطاريات‬ ‫زنك قابلة إلعادة الشحن‬

‫‪ 39‬ممتزّ فائق من هياكل معدنية‬ ‫‪-‬عضوية للتحكم في الرطوبة‬

‫‪ 44‬إحكام السيطرة على نقاط‬ ‫االتصال بين المواد‬

‫تقنية تركيب أكاسيد متعددة الطبقات‬ ‫بواسطة موجات الميكروويف‬ ‫القصيرة‪ ،‬تتيح إنتاج بطاريات أيون‪-‬‬ ‫زنك مائية عالية القدرة‬

‫هياكل معدنية‪-‬عضوية تستطيع‬ ‫امتصاص ِضعف وزنها من الماء ثم‬ ‫تحرره عندما تنخفض الرطوبة‪.‬‬

‫ِّ‬ ‫مرشحات‬ ‫‪ 40‬دور السخام في‬ ‫مياه الصرف الصحي‬

‫ِّ‬ ‫مرشحات‬ ‫يمكن لطبقة السخام في‬ ‫مياه الصرف الصحي أن تبطئ انتشار‬ ‫مقاومة المضادات الحيوية‪.‬‬

‫‪ 41‬استغالل الطاقة الشمسية‬ ‫للحصول على ماء نظيف‬

‫تحقيق‬ ‫‪ 31‬من االبتكار إلى التأثير‬

‫قد يكون ترسيخ الزراعة‬ ‫الصحراوية المستدامة‬ ‫هو الحل لمضاعفة الغذاء‬ ‫المطلوب إلطعام ‪ 9‬مليارات‬ ‫شخص بحلول عام ‪.2050‬‬

‫المياه‬ ‫‪ 36‬عيون جديدة في الفضاء‬

‫البيانات المتاحة عالية الدقة التي‬ ‫تجمعها أقمار صناعية مصغرة تُ َب ِّشر‬ ‫تحول في استشعار األرض‬ ‫بنقطة ُّ‬ ‫والبيئة من الفضاء‪.‬‬

‫‪4‬‬

‫أغسطس ‪2018‬‬

‫تصميم ثالثي األبعاد لمولد بخار‬ ‫شمسي يستغل كل دفقة من طاقة‬ ‫ضوء الشمس من أجل إنتاج ماءعذب‪.‬‬

‫المواد‬ ‫‪ 43‬مرونة من أجل موجة‬ ‫السيليكون التالية‬

‫قطع سيليكون صلبة فائقة الرقة‬ ‫متصلة عبر روابط معدنية متشابكة‬ ‫تُ نتج خاليا شمسية فائقة‬ ‫المرونة وعالية الكفاءة‪.‬‬

‫يمكن لتحسين تركيب سبائك النيتريد‬ ‫أن يعزِّ ز من تطوير أجهزة األسطح‬ ‫البينية البصرية واإللكترونية‪.‬‬

‫‪ 45‬الحد من تلوث الهواء‬

‫دراسة على جهاز السينكروترون‪‎‬‬ ‫تكشف عن تأثير األكسجين على‬ ‫الكيمياء المحيطة بنا‪.‬‬

‫‪ 46‬هندسة االسطح‬ ‫ضوءا أحمر‬ ‫تُ نتج‬ ‫ً‬

‫جسيمات البيروفسكايت يمكنها‬ ‫تحسين أداء الخاليا الشمسية‬ ‫والصمامات الثنائية المشعة للضوء‬ ‫عبر عملية بسيطة لتثبيت سطح‬ ‫البلورة النانوية‪.‬‬

‫‪ 47‬اكتشاف الحقيقة الشاملة‬ ‫حول عملية االمتزاز‬

‫حبس الجزيئات على أسطح مسامية‬ ‫سهولة‬ ‫ً‬ ‫خصيصا أصبح أكثر‬ ‫مصممة‬ ‫ً‬ ‫يوحد النظريات‬ ‫بواسطة نموذج جديد ِّ‬ ‫السابقة حول عملية االمتزاز‪.‬‬

‫عن الغالف‬ ‫تُ ســتخدم األغشية ذات‬ ‫األليــاف الجوفــاء لمعالجة‬ ‫الميــاه المســتعملة‪ ،‬حيث‬ ‫تقــوم بإجراء ترشــيح فائق؛‬ ‫مــا يعني أنهــا تزيل كل أنواع‬ ‫البكتيريــا وأغلب الفيروســات‪.‬‬

‫المحتويــات ‪ /‬أغســطس ‪2018‬‬

‫نظم اتصاالت عالية‬ ‫السرعة قائمة على‬ ‫األشعة فوق البنفسجية‬ ‫أصبحت قريبة المنال‪.‬‬

‫‪50‬‬

‫مرئيات‬

‫‪ 49‬التصوير المرئي للحمض‬ ‫ً‬ ‫سهل‬ ‫النووي أصبح‬

‫ً‬ ‫فعالة‬ ‫ً‬ ‫سبيل‬ ‫قدم‬ ‫طريقة جديدة تُ ِّ‬ ‫وفائقة اإلنتاجية لدراسة ِبنية‬ ‫الحمض النووي‬

‫‪ 53‬محاكاة هياكل حية‬ ‫للتخلص من التلوث‬

‫طريقة سريعة وآمنة إلعداد‬ ‫مادة مسامية ثالثية األبعاد‬ ‫شكل قرص العسل‪،‬‬ ‫َ‬ ‫يشبه‬ ‫قد يكون لها تطبيقات واسعة‬ ‫بداية من الحفز‪ ،‬وحتى توصيل‬ ‫العقاقير أو تنقية الهواء إلزالة‬ ‫الملوثات أو الفيروسات‪.‬‬

‫‪ 50‬تحرير الطاقات الكامنة‬ ‫لألشعة فوق البنفسجية‬ ‫يؤدي إلى تحسنات ملموسة‬

‫أنظمة االتصال عالية السرعة‬ ‫المعتمدة على األشعة فوق‬ ‫ِ‬ ‫البنفسجية أصبحت قريبة المنال‬

‫لتحركات‬ ‫‪ 54‬رسم خرائط‬ ‫ُّ‬ ‫المخلوقات الكبيرة والصغيرة‬ ‫في المحيطات‬

‫تُ ظهر البيانات الضخمة أن الفقاريات‬ ‫البحرية الكبيرة تتحرك عبر مياه‬ ‫السواحل والمحيطات بأشكال‬ ‫مختلفة‪ ،‬ولكنها ثابتة‬

‫‪ 51‬الضغط المنخفض يقلل من‬ ‫مشكلة الفقاعة‬

‫الطالء بالرش ونفث المواد تطبيقات‬ ‫صناعية توضع فيها قطرات السائل‬ ‫سطح ما‪ .‬ولكن الفقاعات الهوائية‬ ‫على‬ ‫ٍ‬ ‫بالغة الصغر المحتبسة أسفل قطرة‬ ‫السائل قد تؤثر على جودة الطالء‪.‬‬

‫‪ 56‬لمسة خفيفة للكشف‬ ‫عن الهياكل الذرية‬

‫المواد التي تتلف عادةً داخل‬ ‫الميكروسكوبات اإللكترونية‬ ‫يمكن تصويرها اآلن بدقة على‬ ‫النطاق الذري‪.‬‬

‫‪ 52‬الجيوب الهوائية العمالقة‬ ‫تربح سباق السحب‬

‫تكوين تجاويف غازية شبيهة بقطرات‬ ‫الدموع حول األجسام الكروية‬ ‫فعليا من الحركة عبر‬ ‫المعدنية ُي َمكّنها‬ ‫ًّ‬ ‫السوائل بال احتكاك‬

‫‪ 57‬االحتكاك السطحي والتدفق‬ ‫المضطرب‬

‫عمليات المحاكاة النظرية تكشف‬ ‫كيف يمكن للتغيرات الطفيفة في‬ ‫االحتكاك على سطح أحد األشياء‬ ‫كبيرا على ظاهرة‬ ‫تأثيرا‬ ‫أن يكون لها‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫مقاومة الهواء‪.‬‬

‫الصحة‬ ‫‪ 59‬منصة لتوصيل‬ ‫تقنية التحرير الجيني‬

‫غالف نانوي يتيح التوصيل‬ ‫الفعال آللية «كريسبر‪-‬كاس‪»9‬‬ ‫(‪ )CRISPR-Cas9‬إلى داخل الخلية‪.‬‬

‫‪ 60‬نماذج حاسوبية‬ ‫تكافح المالريا‬

‫نموذج استقالبي جديد للمالريا‬ ‫طرق أفضل لعالج‬ ‫قد يكشف عن‬ ‫ٍ‬ ‫مرض شديد الفتك‪.‬‬ ‫ٍ‬

‫‪ 63‬ليس مجرد واسم‬ ‫للخاليا الجذعية‬

‫غالبا ما ُينظر إلى البروتين ‪ CD34‬على‬ ‫ً‬ ‫المكونة للدم‪،‬‬ ‫واسما للخاليا الجذعية‬ ‫أنه‬ ‫ِّ‬ ‫ً‬ ‫دون النظر إلى دوره اآلخر في المساعدة‬ ‫على الهجرة إلى نخاع العظام‪.‬‬

‫وضوحا‬ ‫‪ 63‬صورة أكثر‬ ‫ً‬ ‫لوظيفة الدماغ‬

‫سرعة تسمح للباحثين‬ ‫ً‬ ‫حسابات أكثر‬ ‫دقة‬ ‫ً‬ ‫بمشاهدة التفاصيل األكثر‬ ‫لنشاط الدماغ في التصوير‬ ‫الوظيفي للدماغ‪.‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫‪5‬‬

‫اﻟﻤﻌﺪﻟﺔ ﻓﻲ‬ ‫ﻣﻦ اﻟﺒﺼﺮﻳﺎت‬ ‫ّ‬ ‫اﻟﺘﻠﻴﺴﻜﻮﺑﺎت اﻟﻀﺨﻤﺔ إﻟﻰ‬ ‫ﺗﻘﺪﻳﺮ اﻻﺣﺘﻤﺎﻻت ﻓﻲ اﻟﺒﻴﺎﻧﺎت‬ ‫اﻟﻀﺨﻤﺔ‪ ،‬ﻳﺴﺘﺨﺪم اﻟﺨﺒﺮاء ﻓﻲ‬ ‫ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺤﻮﺳﺒﺔ اﻟﻔﺎﺋﻘﺔ ‪ECRC‬‬ ‫ﺑﺎﻟﺠﺎﻣﻌﺔ ﻋﻤﻠﻴﺎت اﻟﺠﺒﺮ اﻟﺨﻄﻲ‬ ‫ﻓﻲ َﺻﻤﻴﻢ اﻛﺘﺸﺎﻓﺎﺗﻬﻢ‪ .‬إﻧﻬﻢ‬ ‫ﻳﺒﺘﻜﺮون ﺑﺮﻣﺠﻴﺎت ﻟﻠﻬﻨﺪﺳﺔ‬ ‫اﻟﺤﺎﺳﻮﺑﻴﺔ اﻟﻨﺎﺷﺌﺔ اﻟﻤﻮﻓﺮة‬ ‫ﻟﻠﻄﺎﻗﺔ وﻣﺤﺪودة اﻟﺬاﻛﺮة‬ ‫وﻣﺤﺪودة ﻋﺮض اﻟﻨﻄﺎق‪ ،‬ﻟﻴﻮﻓﺮوا‬ ‫ﻟﺒﺎﺣﺜﻲ ﺟﺎﻣﻌﺔ اﻟﻤﻠﻚ ﻋﺒﺪ اﻟﻠﻪ‬ ‫ﻟﻠﻌﻠﻮم واﻟﺘﻘﻨﻴﺔ )ﻛﺎوﺳﺖ(‪،‬‬ ‫وﺷﺮﻛﺎﺋﻬﻢ ﻓﻲ ﺟﻤﻴﻊ أﻧﺤﺎء‬ ‫اﻟﻌﺎﻟﻢ ذروة اﻷداء اﻟﺤﻮﺳﺒﻲ‪.‬‬

‫‪6‬‬

‫أغسطس ‪2018‬‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪ECRC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫بكتيريا فائقة قد‬ ‫تنقذ المحاصيل‬ ‫تحاليل وراثية لبكتيريا صحراوية تبين أنها يمكن أن تساعد‬ ‫على تحسين إنتاج المحاصيل في األراضي القاحلة‪.‬‬

‫‪B E S E‬‬

‫تمكَّــن فريــق ث‬ ‫العقيــدات‬ ‫بكت�يــا ‪ SA187‬مــن ُ‬ ‫بحــ� مــن عــزل ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫محــ� ينمــو ي� المملكــة العربيــة‬ ‫الجذريــة لنبــات صحــراوي‬ ‫ي‬ ‫الكثــر مــن‬ ‫البكت�يــا‬ ‫ي‬ ‫الســعودية‪ .‬ووجــد الفريــق أن لــدى هــذه ي‬ ‫ت‬ ‫تعــزز نمــو النباتــات ف ي� البيئــات الصعبــة‪.‬‬ ‫الــ� ِّ‬ ‫الجينــات ي‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫وصــل إليهــا الفريــق جــز ًءا مــن مــروع‬ ‫الــ� تَ َّ‬ ‫وتمثــل النتيجــة ي‬ ‫لـــجامعة الملك عبــد هللا للعلوم والتقنية (كاوســت) يســمى «داروين‬ ‫ـرو� للنباتات‬ ‫‪ ،DARWIN21 »21‬ويهــدف إىل استكشــاف التنوع الميكـ ب ي‬ ‫ين‬ ‫تحســ� االســتدامة‬ ‫الصحراويــة وفحــص إمكانيــة اســتخدامها ف ي�‬

‫هيربيرت هيرت (على‬ ‫اليسار)‪ ،‬وماجد سعد‬ ‫يقودان مشروع‬ ‫«داروين ‪ ، »21‬الذي‬ ‫يهدف إلى العثور‬ ‫على بكتيريا يمكن‬ ‫أن تساعد المحاصيل‬ ‫مة‬ ‫مقاو ً‬ ‫على أن تصبح‬ ‫ِ‬ ‫للضغوط الالحيوية‬ ‫التــي تقلل إنتاجيتها‪.‬‬

‫ف أ ض‬ ‫ا� الجافــة والمناطــق الهامشــية‪.‬‬ ‫الزراعيــة ي� الر ي‬ ‫ه�بـ يـرت هـ يـرت‪« :‬لقــد فوجئنا بالعثــور عىل‬ ‫يقــول عا ِلــم النبــات ي‬ ‫تماما‬ ‫عـ شـرات أنــواع ي‬ ‫البكت�يــا مــن مجموعــات نباتية يختلــف بعضهــا ً‬ ‫عــن بعــض‪ ،‬قــادرة عــى مســاعدة مجموعــة متنوعــة مــن النباتــات‬ ‫عــى أن تنمــو بصــورة أفضــل ف ي� ظــل ظــروف الحيويــة قاســية»‪.‬‬ ‫المــم المتحــدة أ‬ ‫تقــدر منظمــة أ‬ ‫للغذيــة والزراعــة «فــاو» ‪ FAO‬أن‬ ‫المزارعـ ي ن‬ ‫ـ� ســيحتاجون إىل زيــادة إنتاجهــم مــن الغــذاء بنســبة ‪%70‬‬ ‫الم�ايــد للســكان �ف‬ ‫بحلــول عــام ‪ 2050‬لتلبيــة احتياجــات التعــداد ت ز‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫و� الوقــت نفســه‪ ،‬فــإن ‪ %70‬مــن إنتــاج الغــذاء العالمــي‬ ‫العالــم‪ .‬ي‬ ‫الســنوي يُفقــد بســبب تحديــات تفرضهــا عوامــل حيويــة مختلفــة‬ ‫الم ـراض‪ ،‬والحـ شـرات‪ ،‬وآكالت أ‬ ‫(مثــل مســببات أ‬ ‫العشــاب) وعوامــل‬ ‫ه� يب�ت‪.‬‬ ‫الحيويــة (مثل الجفــاف‪ ،‬والحـرارة‪ ،‬والـ بـرودة)‪ ،‬كما يوضــح ي‬ ‫تحتــاج المحاصيــل إىل أن تكــون أكـ ثـر مقاومــةً للضغــوط‪ ،‬ولكــن‬ ‫الهندســة الوراثيــة وتكنولوجيــات إنتــاج المحاصيــل تأخــذ وق ًتــا‬ ‫طويــا لــ� تتطــور‪ ،‬وال يمكنهــا أن تخــدم آنيــا النــاس أ‬ ‫الشــد‬ ‫ًّ‬ ‫ً ي‬ ‫احتياجــا إىل الغــذاء‪ ،‬وهــم المزارعــون الذيــن يأكلــون ممــا يزرعونه‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ه�بـ يـرت‪« :‬لــذا نحــن بحاجــة إىل حلــول رسيعــة ومنخفضــة‬ ‫يقــول ي‬ ‫ف‬ ‫و� متنــاول اليــد ومتاحــة لجميــع َمــن يعيشــون عــى هــذا‬ ‫التكلفــة ي‬ ‫قائــا إن ش‬ ‫الكوكــب»‪ .‬ويضيــف ً‬ ‫مــروع «دارويــن ‪ »21‬يهــدف إىل‬ ‫بكت�يــا يمكــن أن تســاعد المحاصيــل لتصبــح‬ ‫العثــور عــى ي‬

‫اكتشافات كاوست ‪di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫‪7‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫مقاومــةً ألبــرز الضغــوط الالحيويــة المســؤولة عــن ‪ %60‬مــن‬ ‫ِ‬ ‫الفقــد ف ي� إنتاجيــة المحاصيــل‪.‬‬ ‫عالــج الباحثــون شــتالت عمرهــا خمســة أيــام مــن نبــات مزهــر‬ ‫بالبكت�يــا ‪ .SA187‬وبعــد‬ ‫صغــر يســمى ‪Arabidopsis thaliana‬‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫تحمــل‬ ‫ذلــك‪ ،‬جــرى زرع النباتــات ف ي� ظــروف‬ ‫ب‬ ‫تختــر قدرتهــا عــى ُّ‬ ‫ضغوط الجفــاف‪ ،‬والحـرارة‪ ،‬والملوحــة‪ .‬وكانــت النتيجــة أن النباتات‬ ‫ت‬ ‫ـ�‬ ‫المعالَجــة ي‬ ‫ببكت�يــا ‪ SA187‬نمــت عــى نحـ ٍـو أفضــل مــن تلــك الـ ي‬ ‫بالبكت�يــا‪.‬‬ ‫لــم تُعا َلــج‬ ‫ي‬ ‫بكت�يــا ‪ SA187‬يمكــن أن تتكيــف مــع‬ ‫أظهــرت التحاليــل ً‬ ‫أيضــا أن ي‬ ‫بيئــات متنوعة وقاســية؛ حيث تســتعمر النباتــات وتعــدل إنتاجها من‬ ‫ـال تعـ ِّزز النمــو‪ ،‬وتنتج إنزيمــات تحمــي النبات من‬ ‫الهرمونــات‪ ،‬وبالتـ‬ ‫البكت�يــا المســببة ي أ‬ ‫للمـراض‪ ،‬والحـ شـرات‪ ،‬والفطريات‪.‬‬ ‫ي‬ ‫بكت�يــا ‪SA187‬‬ ‫وجديــر بالذكــر أن الفريــق قــارن جينــوم ي‬ ‫البكت�يــا‪ ،‬ووجــدوا أنــه يمكــن أن يكــون‬ ‫بجينــوم أنــواع أخــرى مــن ي‬ ‫البكت�يــا ‪.Enterobacteriaceae‬‬ ‫جنســا‬ ‫جديــدا ينتمــي إىل عائلــة ي‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ـر أنــه مــن ال ـرض وري إج ـراء المزيــد مــن أ‬ ‫البحــاث والدراســات‬ ‫غـ ي‬ ‫لتحديــد موقعهــا التصنيفــي‪.‬‬ ‫يقــول خبـ يـر المعلومــات الحيويــة‪ ،‬انتخــاب عــام‪ ،‬مــن «مركــز‬ ‫أبحــاث العلــوم الحيويــة الحاســوبية» التابــع للجامعــة‪ :‬إن الفريق‬ ‫البكت�يــا بالتفصيــل‪ ،‬وكذلــك تقييــم‬ ‫تمكَّــن مــن تحليــل جينــوم ي‬ ‫الوظائــف المحتملــة للعديــد مــن جيناتــه باســتخدام أنظمــة‬ ‫الحوســبة ف ي� كاوســت‪Automatic Annotation of Microbial/ :‬‬ ‫‪.Meta Genomes‬‬ ‫ت‬ ‫تعرفهــا إىل قاعــدة البيانــات‬ ‫ـ� جــرى ُّ‬ ‫وجــرت إضافــة الجينــات الـ ي‬ ‫المســماة ‪INtegrated Database of microbial/meta GenOmes‬‬ ‫)‪(INDIGO‬؛ لتوفــر منصــة ســهلة االســتخدام لعلمــاء أ‬ ‫الحيــاء مــن‬ ‫ي‬ ‫أجــل مزيــد مــن االستكشــاف لهــذه الجينــات‪.‬‬ ‫طــور ماجــد ســعد –وهــو عا ِلــم باحــث ضمــن الفريــق– تطبي ًقــا‬ ‫بالبكت�يــا قبــل زراعتهــا‪ .‬ويعطــي هــذا‬ ‫يُغلــف بــذور النباتــات‬ ‫ي‬ ‫للبكت�يــا ي ز‬ ‫مــر ًة تنافســيةً لتنمــو عــى النبــات قبــل أن يتعــرض‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫لبكت�يــا أخــرى � ت‬ ‫ال�بــة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫حاليــا عــى تأســيس ش�كــة‬ ‫ويعمــل أربعــة مــن طــاب ي‬ ‫هــرت ًّ‬ ‫بكت�يــا ‪ SA187‬عــى المزارعـ ي ن‬ ‫ـ� الذيــن‬ ‫غـ يـر هادفــة للربــح لتوزيــع ي‬ ‫يعيشــون عــى حــد الكفــاف ف ي� مختلــف أنحــاء العالــم‪ .‬يقــول‬ ‫هــرت‪« :‬نأمــل أن يتمكــن هــؤالء المزارعــون‪ ،‬عــن طريــق زيــادة‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫لتحســ�‬ ‫محاصيلهــم‪ ،‬مــن ش�اء أدوات أساســية مثــل الجــرارات؛‬ ‫وتوفــر مــوارد رزق مســتدامة»‪.‬‬ ‫إنتاجهــم‬ ‫ي‬ ‫‪Andres-Barrao, C., Lafi, F.F., Alam, I., de‬‬ ‫‪Zelicourt, A., Eida, A.A., Bokhari, A., Alzubaidy,‬‬ ‫‪H., Bajic., V.B., Hirt, H. & Saad, M.M. Complete‬‬ ‫‪genome sequence analysis of Enterobacter‬‬ ‫‪sp. SA187, a plant multi-stress tolerance‬‬

‫نماذج احصائية‬ ‫تساعد على التنبؤ‬ ‫باالنهيارات األرضية‬ ‫عمليات محاكاة لهطول األمطار قد تتيح التنبؤ الدقيق‬ ‫باالنهيارات األرضية الخطيرة‪.‬‬

‫‪promoting endophytic bacterium. Frontiers in‬‬ ‫‪Microbiology 8, 2023 (2017).‬‬

‫‪C E M S E‬‬

‫ين‬ ‫الباحث� عىل‬ ‫سـاعدت دراسـة تفاصيل كارثة طبيعية حدثت ف ي� إيطاليا عام ‪2009‬‬ ‫ئ‬ ‫إحصـا� يمكن أن يفيـد ف� التنبـؤ بحدوث انهيـارات ت‬ ‫ال�بـة ف ي� مناطق‬ ‫تطويـر نمـوذج‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫محـددة ف ي� ظل سـيناريوهات معينة لهبـوب العواصف‪.‬‬ ‫‪8‬‬

‫أغسطس ‪2018‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫الحادة مشـبعة بالفعل‪ ،‬وأدى الفيضان‬ ‫إىل نحـو ‪ 5000‬انهيـار صخـري ذات‬ ‫حوال ‪100‬‬ ‫أحجام مختلفة عىل مسـاحة ي‬ ‫ت‬ ‫تقريبا»‪.‬‬ ‫كيلومـر مربـع ً‬ ‫تمكن الفريق مـن الوصول إىل صور‬ ‫عاليـة الدقـة مـن أ‬ ‫القمـار الصناعيـة‬ ‫تُظهر المشـهد قبل العاصفة وبعدها‪.‬‬

‫«المنهج‬ ‫اإلحصائي يمكِّن‬ ‫النموذج من‬ ‫التنبؤ ليس فقط‬ ‫بمكان االنهيارات‬ ‫األرضية‪ ،‬ولكن‬ ‫أيضا بعدد ما قد‬ ‫ً‬ ‫يحدث منها»‬ ‫إال أنـه لـم تكـن لديهـم بيانـات كاملـة‬ ‫عـن السـبب وراء االنهيـار الـذي وقـع‬ ‫وهـو هطـول أ‬‫المطـار– ألنـه لـم تكن‬ ‫هنـاك سـوى محطة طقـس واحـدة ف ي�‬ ‫منطقـة العاصفـة‪.‬‬ ‫يقـول لومبـاردو‪« :‬ببسـاطة‪ ،‬ال‬ ‫يمتلـك العلمـاء أ‬ ‫تــؤدي الكوارث الطبيعيــة إلى تعطيل خدمات مهمة‪ ،‬مثل الطرق ووســائل النقل العام‪.‬‬ ‫الجهـزة لقيـاس كل‬ ‫بتعمق»‪ .‬ويضيـف ً‬ ‫قائل‪:‬‬ ‫كارثة طبيعيـة ُّ‬ ‫«ومـع ذلـك‪ ،‬فقـد أدركنـا أن البيانـات‬ ‫تس ــتخدم النم ــاذج الحالي ــة لتوق ــع االنهي ــارات طريق ــةً تعتم ــد ع ــى إالجاب ــة يمكـن أن توجهنـا وتسـاعدنا عىل إعـادة تصويـر العاصفة‪ .‬فنحـن نعلم أيـن حدثت‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ض‬ ‫يشـر إىل أن هذه النقـاط هي المناطق‬ ‫إ‬ ‫أر� أم ـ ًـرا محتم ـ ًـا أم ال ي� أسـوأ االنهيارات الرضيـة المتكررة‪ ،‬والمنطق ي‬ ‫باليج ــاب أو النف ــي للتنب ــؤ بم ــا إذا كان ح ــدوث انهي ــار ي‬ ‫ت‬ ‫حــدود منطقــة معينــة‪ .‬إال أن هــذه النمــاذج الثنائيــة ال تســتطيع التنبــؤ بمعلومــات‬ ‫الـ� سـقطت عليهـا أمطـار غزيـرة»‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ئ‬ ‫مهم ــة‪ ،‬مث ــل ع ــدد االنهي ــارات ال ـ تـي ق ــد تح ــدث ع ــى أي منح ــدر مع ـ ي ن‬ ‫ـن‪.‬‬ ‫حصا� ليعيـد تصور تطور‬ ‫تأثـرا ًّ‬ ‫مكانيا كام ًنـا ي� نموذجنـا إال ي‬ ‫ويقول هـورس‪« :‬أدرجنـا ي ً‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫ق ــام لويج ــي لومب ــاردو‪ ،‬ش‬ ‫متغـرات أخـرى‪ ،‬مثـل درجـة حدة‬ ‫التأثـر‬ ‫المـكا� الكامـن –إىل جانـب ي‬ ‫وم�ف ــه رافايي ــل ه ــورس‪ ،‬م ــن جامع ــة المل ــك عب ــد العاصفـة‪ .‬هـذا ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫النبـا�‪ -‬أسـفر عن دقـة تنبؤ لم يسـبق لهـا مثيل»‪.‬‬ ‫هللا للعلـــوم والتقنيـــة (كاوســـت)‪ ،‬بالتعـــاون مـــع تومـــاس أوبيتـــس ي� المعهـــد المنحـدر‪ ،‬ونـوع ال�بـة‪ ،‬والغطـاء‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ئ‬ ‫يقـول لومبـاردو‪« :‬تكمـن الفائدة مـن هـذا النهـج ف� أنه يمكننا بسـهولة محاكاة ت‬ ‫ين‬ ‫شى‬ ‫ـا� يس ــتخدم‬ ‫الوطــ ي للبح ــوث الزراعي ــة ‪ INRA‬ي� فرنس ــا‪ ،‬بتطوي ــر نم ــوذج إحص ـ ي‬ ‫ي‬ ‫آ‬ ‫وتوف� مجموعة شاملة من سيناريوهات‬ ‫الط ــار االحتم ـ‬ ‫إ‬ ‫ـال الص ــارم للعملي ــات النقطي ــة‪ .‬ويص ــف ه ــذا النم ــوذج س ــلوك الثار المكانية الكامنة ‪-‬كل واحد بنمط مختلف– ي‬ ‫الرضي ــة‪ .‬االنهيـار أ‬ ‫أنم ــاط نقطي ــة يعش ــوائية‪ ،‬مث ــل المواق ــع المحف ــزة لح ــدوث االنهي ــارات أ‬ ‫ال ض‬ ‫ر� المحتملـة ف ي� المسـتقبل مع تطـور العاصفـة»‪ .‬ويضيف ً‬ ‫قائلا‪« :‬يمكن‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫عندئـذ أن تتخـذ إجـراءات وقائية أفضـل وتُجل� النـاس إىل أرض ث‬ ‫أكـر أمانًا‪.‬‬ ‫حصا� النمـوذج من التنبؤ‪ ،‬ليـس فقط بمكان االنهيـارات‪ ،‬ولكن للسـلطات‬ ‫ٍ‬ ‫َّ‬ ‫ويمكن منهجهـم إال ي‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫ويمكن بنـاء نماذج مماثلة للمناطـق الخـرى المعرضة لالنهيـارات الرضيـة ي� العالم»‪.‬‬ ‫أيضـا بعدد ما قـد يحدث منهـا ي� منطقة معينة اعتمـا ًدا عىل الظـروف المناخية‪.‬‬ ‫ً‬ ‫اس ــتخدم الفري ــق نموذج ــه لدراس ــة بيان ــات م ــن كارث ــة وقع ــت ع ــام ‪2009‬‬ ‫‪Lombardo, L., Opitz, T. & Huser, R. Point process-based modeling‬‬ ‫ف ي� ميس ــينا بإيطالي ــا‪ ،‬ف ي� أعق ــاب عاصف ــة ش ــديدة‪ .‬وق ــد أعط ــى النم ــوذج خرائ ــط‬ ‫‪of multiple debris flow landslides using INLA: an application to the‬‬ ‫دقيق ــة للغاي ــة لمنطق ــة الكارث ــة‪.‬‬ ‫تـ� من الطقس الرطب‪ ،‬ألقت العاصفـة ‪ 250‬ت‬ ‫يقول لومباردو‪« :‬بعد تف� ي ن‬ ‫‪2009 Messina disaster. Stochastic Environmental Research and Risk‬‬ ‫مليم�ا من‬ ‫ً‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫‪Assessment 32, 2179 (2018).‬‬ ‫ثما� سـاعات»‪« .‬كانت ال�بة عىل المنحدرات‬ ‫المطار عىل مسـاحة ي‬ ‫صغ�ة ي� أقل من ي‬ ‫اكتشافات كاوست ‪di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫‪9‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫نمذجة الزالزل التي‬ ‫تحدث بسبب البشر‬ ‫نمذج الباحثون‬ ‫العديد من‬ ‫سيناريوهات الزالزل‬ ‫المستحثة‪ ،‬مثل‬ ‫هذا الزلزال الذي‬ ‫تسبب فيه حقن‬ ‫مياه الصرف في‬ ‫خزان في طبقة‬ ‫تحت سطح األرض‬ ‫يتخللها صدع‪.‬‬ ‫يتمدد التصدع‬ ‫الزلزالي ليتجاوز‬ ‫المنطقة المعرضة‬ ‫للضغط بالحقن‪.‬‬

‫‪P S E‬‬

‫ألهمـــت عمليـــات رصـــد الـــزالزل‬ ‫المس ــتحثة الباحث ـ ي ن‬ ‫ـن لتطوي ــر نم ــوذج‬ ‫ز‬ ‫الف�يــاء لتحديــد‬ ‫تصــدع معتمــد عــى ي‬ ‫ت‬ ‫ـي يرجــح بقــوة أن تتســبب‬ ‫فالظــروف الـ ي‬ ‫كبـــرة‪ .‬ويمكـــن أن‬ ‫ي� حـــدوث زالزل ي‬ ‫خطـــرة‬ ‫تحـــدث زالزل قـــد تكـــون‬ ‫ي‬ ‫بســـبب أ‬ ‫النشـــطة ش‬ ‫الب�يـــة‪ ،‬مثـــل‬ ‫اس ــتخراج النف ــط والغ ــاز ع ــن طري ــق‬ ‫الحقـــن بالســـوائل‪ ،‬أو عـــن طريـــق‬ ‫ض ــخ مي ــاه ال ــرف ف ي� خزان ــات تح ــت‬ ‫ســـطح أ‬ ‫الرض‪ .‬ومـــع ذلـــك‪ ،‬فـــإن‬ ‫ت‬ ‫ـي تح ــدد‬ ‫فهمن ــا مح ــدود للظ ــروف ال ـ ي‬ ‫حجـــم الزلـــزال وتمنـــع الـــزالزل مـــن‬ ‫كبـــرة ومدمـــرة‪.‬‬ ‫أن تكـــون ي‬ ‫وقــد قــام مارتــن جاليــس‪ ،‬باحــث‬ ‫مــا بعــد الدكتــوراة ف ي� جامعــة الملــك‬ ‫عبــد هللا للعلــوم والتقنيــة (كاوســت)‪،‬‬ ‫ش‬ ‫وم�فــه‪ ،‬مارتــن مــاي‪ ،‬بالتعــاون‬ ‫ن‬ ‫باحثــ� مــن معهــد كاليفورنيــا‬ ‫مــع‬ ‫ي‬ ‫للتكنولوجيا (كالتك) ‪ Caltech‬ف ي� الواليات‬ ‫المتحــدة أ‬ ‫ن‬ ‫ال‬ ‫مريكيــة‪ ،‬والمركــز الوطــ ي‬ ‫ف‬ ‫للبحــث العلمــي ي� فرنســا بتصميــم‬ ‫نمــوذج ي ز‬ ‫لف�ياء صدوع الــزالزل‪ .‬وجمعوا‬ ‫ين‬ ‫بــ� النمذجــة الحاســوبية‪ ،‬ونظريــة‬ ‫‪ 10‬أغسطس ‪2018‬‬

‫ميكانيــكا الصــدوع‪ ،‬وبيانــات الرصــد‬ ‫لدراســة الحــد أ‬ ‫القــى الممكــن لحجم‬ ‫الــزالزل المســتحثة‪.‬‬ ‫يقــول جاليــس‪« :‬أردنــا أن نكتشــف‬ ‫ت‬ ‫دورا ف ي� الحجــم‬ ‫ـي تلعــب ً‬ ‫العوامــل الـ ي‬ ‫ئ‬ ‫ـا� للزلــزال‪ ،‬مث ــل زي ــادة ضغ ــط‬ ‫النه ـ ي‬ ‫الســـوائل داخـــل خـــزان مـــا بســـبب‬ ‫ـ� نفع ــل ذل ــك‪ ،‬طورن ــا‬ ‫الحق ــن‪ ..‬ول ـ ي‬ ‫نموذج ــا لتقدي ــر م ــدى تأث ـ يـر تراك ــم‬ ‫ً‬ ‫االحت ــكاك‪ ،‬والتوت ــر‪ ،‬والضغ ــط ع ــى‬ ‫ح ــدوث التص ــدع»‪.‬‬ ‫حريصــا عــى تحديــد‬ ‫كان الفريــق‬ ‫ً‬

‫الظــروف ت‬ ‫الــ� تتوقــف عندهــا‬ ‫ي‬ ‫التصدعــات الزلزاليــة بصــورة طبيعيــة‪،‬‬ ‫خط�ة‪.‬‬ ‫أو تتحــول إىل تصدعات منفلتــة ي‬ ‫يقــول مــاي‪« :‬الصــدع المنفلــت‬ ‫ذاتيــا يظــل‬ ‫هــو صــدع مســتديم ًّ‬ ‫ينتـ شـر إىل أن يتوقــف بســبب حاجــز‪،‬‬ ‫مثــل منطقــة منخفضــة الضغــط‬ ‫ً‬ ‫قائــا‪:‬‬ ‫هنــدس »‪ .‬ويتابــع‬ ‫أو عائــق‬ ‫ي‬ ‫«وعــى النقيــض‪ ،‬فــإن الصــدع‬ ‫ذاتيــا عــى‬ ‫ذاتيــا يتوقــف ًّ‬ ‫المكبــوح ًّ‬ ‫نحــو طبيعــي ت‬ ‫حــى دون أن يواجهــه‬ ‫أي عائــق‪ ،‬ويمكــن اعتبــار هــذا النــوع‬

‫‪Galis, M., Ampuero, J.‬‬ ‫‪P., Mai, P.M., & Cappa, F.‬‬ ‫‪Induced seismicity provides‬‬ ‫‪insights into why earthquake‬‬ ‫‪ruptures stop. Science‬‬ ‫‪Advances 3, eaap7528‬‬ ‫‪(2017).‬‬

‫‪2017 M. GALIS, J.P. AMPUERO,‬‬ ‫‪P.M. MAI AND F. CAPPA‬‬

‫نموذج يعتمد على فيزياء التصدعات يوفر معلومات‬ ‫قيمة عن الزالزل التي ُيحدثها اإلنسان‪.‬‬

‫‪CRONOS / ALAMY STOCK PHOTO‬‬

‫ِّ‬ ‫وتخلف وراءها الخراب‪.‬‬ ‫الزالزل تســبب الوفيات واإلصابات‬

‫ث‬ ‫أكــر أمانًــا؛ ألن حجمــه محــدود»‪.‬‬ ‫ويُظهــر النمــوذج الــذي أعــده‬ ‫نظــام مــا‬ ‫الفريــق أنــه عنــد مــلء‬ ‫ٍ‬ ‫تدريجيــا عــن طريــق حقــن الســوائل‪،‬‬ ‫ًّ‬ ‫ذاتيــا‬ ‫المكبوحــة‬ ‫التصدعــات‬ ‫تحــدث‬ ‫ًّ‬ ‫قبــل التصدعــات المنفلتــة‪ .‬ويحــدث‬ ‫تحــول‬ ‫تحــول واضــح ومفاجــئ عنــد ُّ‬ ‫ُّ‬ ‫التصدعــات إىل صــدوع منفلتــة‪ ،‬وهــو‬ ‫تحــول يتحكــم فيــه حجــم الســائل‬ ‫ُّ‬ ‫المحقــون‪ ،‬ومســتويات االحتــكاك‪،‬‬ ‫والضغــط الواقــع عــى الصــدع‪ .‬إال أن‬ ‫أ‬ ‫المــر المثـ يـر لالهتمــام هــو أن حجــم‬ ‫ذاتيــا يتحدد عن‬ ‫التصدعــات المكبوحــة ًّ‬ ‫طريــق ناتــج ضغط المســام والمســاحة‬ ‫الكليــة المعرضــة للضغــط‪ .‬ويمكــن‬ ‫أيضــا أن تتســع لتتجــاوز‬ ‫للتصدعــات ً‬ ‫المنطقــة المتأثــرة بضغــط الســوائل‪.‬‬ ‫يقــول جاليــس‪« :‬يعـن ي هــذا أنه عىل‬ ‫ـال ف ي�‬ ‫الرغــم مــن أن الحقــن بضغـ ٍـط عـ ٍ‬ ‫صغــر قــد تظــل نتيجتــه هــي‬ ‫خــزان‬ ‫ي‬ ‫ذاتيــا‪ ،‬فــإن‬ ‫مكبوحــة‬ ‫آمنــة‬ ‫تصدعــات‬ ‫ًّ‬ ‫الحقــن بضغــط منخفــض ف ي� خــزان‬ ‫أكـ بـر قــد ينتــج عنــه تصدعــات منفلتة»‪.‬‬ ‫ً‬ ‫قائــا‪« :‬يتفــق هــذا مــع‬ ‫ويضيــف‬ ‫ف‬ ‫فأك�‬ ‫المشــاهدات ي� العالــم الحقيقي؛ ب‬ ‫الــزالزل المســتحثة ترتبــط بالتخلــص‬ ‫مــن ميــاه الــرف الصحــي بضغــط‬ ‫منخفــض‪ ،‬ولكــن عــى نطــاق واســع»‪.‬‬ ‫وتشــر نتائــج الفريــق إىل أنــه مــا‬ ‫ي‬ ‫حــد عــام آمــن للضغــط عنــد‬ ‫مــن ٍّ‬ ‫حقــن الســوائل‪ .‬وهــذا لــه تبعــات‬ ‫ت‬ ‫ـ� تســتخدم حقــن‬ ‫عــى الصناع أــات الـ ي‬ ‫الســوائل؛ لن الحفــاظ عــى ضغــط‬ ‫مســامي منخفــض ال يكفي وحــده لمنع‬ ‫كبــرة‪.‬‬ ‫وقــوع زالزل ي‬ ‫ً‬ ‫قائــا ‪« :‬قــد‬ ‫ويضيــف جاليــس‬ ‫يســاعدنا توســيع النمــوذج بحيــث‬ ‫يتضمــن أنمــاط ضغــط محــددة‪،‬‬ ‫وهندســة التصــدع‪ ،‬وخصائــص‬ ‫الصخــور‪ ،‬عــى فهــم ســلوك الــزالزل‬ ‫الطبيعيــة بصــورة أفضــل»‪.‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫تحول زلزالي في‬ ‫ُّ‬ ‫استكشاف النفط‬

‫تحليل متقدم للبيانات الزلزالية يمكن أن يقود الموجة‬ ‫التالية في التنقيب عن النفط‪.‬‬ ‫‪P S E‬‬

‫طريقـة حسـابية متقدمـة لمعالجـة البيانـات‬ ‫الزلزاليـة‪ ،‬طورهـا باحثـون ف ي� جامعة الملـك عبد هللا‬ ‫للعلـوم والتقنيـة (كاوسـت)‪ ،‬تسـمح بتصويـر البنيـة‬ ‫المفصلـة لمخزونـات النفـط العميقة بدقة لم يسـبق‬ ‫لهـا مثيـل‪ ،‬ممـا يفتـح الطريـق أمـام بـزوغ إمكانيـات‬ ‫جديـدة لمجابهـة التحـدي الـذي يـزداد صعوبـةً ‪،‬‬ ‫والمتمثـل ف ي� البحـث عـن احتياطيـات جديـدة‪.‬‬ ‫تتسـم عمليـة التنقيـب عـن النفـط بالغمـوض‬ ‫ف‬ ‫فغالبـا مـا توجـد‬ ‫والصعوبـة الفنيـة ي� الوقـت ذاتـه؛ ً‬ ‫ت‬ ‫كيلومـرات تحـت‬ ‫مخزونـات النفـط على عمـق عـدة‬ ‫أ‬ ‫تقريبـا أليـة تلميحات‬ ‫سـطح الرض‪ ،‬مـع غيـاب تـام ً‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ظاهرة عىل السـطح بشـأن ما يوجد ي� السفل‪ .‬ويُعد‬ ‫المسـح الزلز يال إحدى التقنيـات المهمة المسـتخدمة‬ ‫ف ي� استكشـاف النفط لرصد البنيـة الجيولوجية الخفية‬ ‫ت‬ ‫الـ� يرجـح أن تحتفـظ بالنفـط والغـاز المحتجـز ف ي�‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫ال�بـة‪ .‬وتتضمن تقنية المسـح الزلز يال إطالق موجات‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫تز‬ ‫االهـرازات‬ ‫صدمـة قويـة ي� باطـن الرض وتسـجيل‬ ‫ت‬ ‫الـ� تعـود إىل السـطح‪.‬‬ ‫الصوتيـة الضعيفـة ي‬ ‫تُستخدم المسـوحات الزلزالية بوصفها وسيلةً أوليةً‬ ‫ت‬ ‫ن‬ ‫وال� يجري حفرها‬ ‫لتحديد الب� الجيولوجيـة الواعدة‪ ،‬ي‬

‫غـر أن عمليـة‬ ‫بعـد ذلـك لتأكيـد االكتشـاف النفطـي‪ .‬ي‬ ‫آ‬ ‫ئ‬ ‫اسـتثنا�؛ إذ‬ ‫نحو‬ ‫ي‬ ‫حفـر البار تظـل باهظة التكلفـة عىل ٍ‬ ‫ين‬ ‫تتكلـف أحيانًا ش‬ ‫الماليـ� من الـدوالرات لكل ب�ئ ‪،‬‬ ‫ع�ات‬ ‫كب�‬ ‫حد ي‬ ‫لذا فإن صناعـة التنقيب عن النفط تعتمـد إىل ٍّ‬ ‫نسـبيا‪.‬‬ ‫عىل المسـوح الزلزالية يغ� المكلفة ًّ‬ ‫تز‬ ‫االهـرازات المسـجلة ف ي� المسـح الزلـز يال‬ ‫وتحمـل‬ ‫مدهشـا من المعلومات؛ إذ ترتـد موجة الصدمة‬ ‫قدرا‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫صغ� أو لوح هـزاز ثقيل– عند‬ ‫–المتولدة عـن انفجار ي‬ ‫االصطـدام بالحـدود الفاصلـة ي ن‬ ‫بـ� أنـواع الصخـور‬ ‫معقدا مـن ت ز‬ ‫ً‬ ‫االه�ازات‬ ‫المختلفـة‪ .‬ويولِّد هذا‬ ‫تسلسلا ً‬ ‫على السـطح‪ ،‬ويمكـن لهـذا التسلسـل أن يكشـف عن‬ ‫مزيـد مـن التحليـل‬ ‫بىن جيولوجيـة رئيسـية‪ .‬ويوفـر‬ ‫ٌ‬ ‫التسـاع الموجة المسـجلة والطور الموجي –المعروف‬ ‫باسـم «االنعكاس الموجـي الكامـل» ‪full waveform‬‬ ‫آخـر مـن التفصيـل البنيـوي‬ ‫‪–inversion‬‬ ‫ً‬ ‫مسـتوى َ‬ ‫للمسـا عد ة ف ي�‬ ‫ِشن‪-‬دونج جانج (على‬ ‫عملية االستكشاف‪.‬‬ ‫اليسار) ومشرفه على‬ ‫ولما كان أغلب‬ ‫رسالة الدكتوراة‪ ،‬طارق‬ ‫احتياطيات النفط‬ ‫الخليفــة‪ ،‬يمهدان الطريق‬ ‫القابلة لالكتشاف‬ ‫أمام طرق جديدة في مجال‬ ‫معالجــة البيانات الزلزالية‪.‬‬ ‫بسهولة عىل كوكب‬

‫أ‬ ‫الرض قد جرى استغاللها بالفعل‪ ،‬إضافةً إىل التكاليف‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫الم�ايدة لعمليات االستكشاف‪ ،‬فقد أصبح التنقيب عن‬ ‫النفط يزداد صعوبة‪.‬‬ ‫حقـــق الفريـــق المكـــون مـــن طـــارق الخليفـــة‬ ‫ـرا‬ ‫وطال ــب الدكت ــوراة ِش ــن‪-‬دونج جان ــج ً‬ ‫تقدم ــا كب ـ ي ً‬ ‫ف ي� معالجـــة البيانـــات الزلزاليـــة‪ ،‬مـــن شـــأنه إعـــادة‬ ‫تعريـــف العمليـــة بأكملهـــا‪.1,2‬‬ ‫أ‬ ‫يقــول الخليفــة‪« :‬تســتند الســاليب التقليديــة‬ ‫لتوصيــف مخزونــات ت‬ ‫البــرول إىل انعــكاس زلــز يال‬ ‫أ‬ ‫أحــادي البعــد»‪ .‬ويضيــف ً‬ ‫قائــا‪« :‬هــذه الســاليب‬ ‫ت‬ ‫مســتقرة‪ ،‬ولكنهــا تعتمــد عــى اف�اضــات حــول‬ ‫الخصائــص الجيولوجيــة‪ ،‬وكذلــك عــى دقــة عمليــة‬ ‫التصويــر الزلــزال‪ .‬أمــا طريقتنــا ت‬ ‫–الــ� تســتخدم‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫االنعــكاس الموجــي الكامــل– فتدمــج معلومــات‬ ‫إضافيــة أكـ ثـر دقــةً لحــر النتائج عــى نحــو أفضل»‪.‬‬ ‫وبنــا ًء عــى االنعــكاس الموجــي الكامــل‪ ،‬أضــاف‬ ‫متغــرات متعــددة‬ ‫الفريــق القــدرة عــى دمــج‬ ‫ي‬ ‫لبنيــة باطــن أ‬ ‫والخــرة‬ ‫المعرفــة‬ ‫عــى‬ ‫الرض اعتمــا ًدا‬ ‫ب‬ ‫الجيولوجيــة‪ ،‬أو بيانــات آبــار التنقيــب‪.‬‬ ‫يقول الخليفة‪« :‬الفكرة أ‬ ‫الساسـية هي تحقيق وصف‬ ‫ز ئ‬ ‫يا� أك�ث‬ ‫تعقيدا لموقع المخزون النفطي عن طريق‬ ‫ً‬ ‫يف� ي‬ ‫المتغـرة (مـن بينهـا عوامـل إضافية)‬ ‫تحديـد العوامـل‬ ‫ي‬ ‫المتعلقة بمحتوى السـائل واتجاه الصـدوع وكثافتها»‪.‬‬ ‫الضافيـة الصحيحـة‪،‬‬ ‫وبمسـاعدة المعلومـات إ‬ ‫توفـر صـورة‬ ‫تسـتطيع طريقـة االنعـكاس الجديـدة ي‬ ‫غـر مسـبوقة‪ ،‬وتحديـد‬ ‫البنيـة الجيولوجيـة بدقـة ي‬ ‫معلومـات حاسـمة مثـل اتجـاه الصـدوع وكثافتهـا‪،‬‬ ‫وهـي معلومـات مفيـدة التخـاذ قـرارات الحفـر‬ ‫وتحديـد موقـع الحفـر»‪.‬‬ ‫يقـول جانـج‪« :‬عىل الرغـم مـن أن طريقتنـا تحتاج‬ ‫إىل قدرات حوسـبية ضخمـة وتفـرض متطلبات جودة‬ ‫الكثـر مـن االهتمـام‬ ‫أعلى للبيانـات الزلزاليـة‪ ،‬فـإن ي‬ ‫جـدا ف ي� أوسـاط‬ ‫موجـه إىل هـذا الموضـوع السـاخن ًّ‬ ‫استكشـاف النفـط وإنتاجـه»‪ .‬ويضيـف ً‬ ‫قائلا‪« :‬مـع‬ ‫وتـرة التقـدم ف ي� قـوة الحوسـبة‪ ،‬نُعـد ف ي� وضـع جيد‬ ‫ي‬ ‫لالسـتفادة مـن الموجـة المتوقعـة مـن االهتمـام‬ ‫أ‬ ‫الـ� يمكـن أن توفـر توصيفـات ث‬ ‫ت‬ ‫أكـر دقةً‬ ‫بالسـاليب ي‬ ‫وتحديـدا لمسـتودعات النفـط المتصدعـة»‪.‬‬ ‫ً‬ ‫‪1. Zhang, Z., Alkhalifah, T. & Naeini, E.‬‬ ‫‪Z. Multiparameter elastic full waveform‬‬ ‫‪inversion with facies constraints. SEG‬‬ ‫‪Technical Program Expanded Abstracts 2017,‬‬ ‫‪1551-1555 (August 2017).‬‬ ‫& ‪2. Zhang, Z., Alkhalifah, T., Tsvankin, I.‬‬ ‫‪Oh, J. Estimation of fracture parameters‬‬ ‫‪using elastic full-waveform inversion. SEG‬‬ ‫‪Technical Program Expanded Abstracts 2017,‬‬ ‫‪3272 - 3276 (2017).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪11 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫نمذجة جيوفيزيائية لواحد من أكثر مواقع الحفريات أهمية في‬ ‫العالم تكشف عن تاريخ الموقع الذي تطور فيه البشر األوائل‪.‬‬

‫دراسة الصخور في‬ ‫مهد البشرية‬

‫‪P S E‬‬

‫ف� المراعي العشـبية الهادئـة ف� شـمال ن ز‬ ‫ت�انيا‪ ،‬تحدث ثـورة بحثية‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫وتعود القصة إىل منطقة أولدوفاي ‪( Olduvai‬االسـم مشـتق من كلمة‬ ‫محل)‬ ‫«أولدوباي» ‪ Oldupai‬بلغة الماسـاي‪ ،‬وهو اسم نبات ُعصاري آ ي‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫ال� توصـل إليها عا ِلمـا الثار‬ ‫ال� اكتسـبت شـهرتها من خلال النتائج ي‬ ‫ي‬ ‫ليك�‪ .‬فقد اكتشـفت أبحاثهما‬ ‫وعلـم إ‬ ‫النسـان القديم‪ ،‬لويـس وماري ي‬ ‫ت‬ ‫–الـ� بـدأت ف ي� خمسـينيات القـرن ش‬ ‫الع�ين–حفريـات تـدل على‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫�ث‬ ‫مليو� سـنة‪،‬‬ ‫أثـار حيـاة‪ ،‬وأدوات حجريـة يعـود تاريخهـا إىل أك مـن‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫وأكسـبت المنطقة لقب «مهـد ش‬ ‫الحـ�‪ ،‬أصبحت‬ ‫الب�ية»‪ .‬ومنذ ذلك ي‬ ‫ش‬ ‫منطقـة أولدوفاي قبلةً لمستكشـفي أصـول الب�ية ومسـتقبلها‪.‬‬ ‫النســـان القديـــم لـــم يعـــودوا وحدهـــم‬ ‫غـــر أن علمـــاء إ‬ ‫ي‬ ‫أصح ــاب الح ــق ف ي� المنطق ــة؛ فالص ــورة الكامل ــة للتط ــور الب ـ شـري‬ ‫ال يمك ــن اس ــتقاؤها م ــن الحفري ــات وحده ــا‪ ،‬وإنم ــا تعتم ــد ع ــى‬ ‫فهـــم ســـياقها البيـــيئ ي ‪.‬‬ ‫ن‬ ‫ز‬ ‫يائي� من جامعة‬ ‫ولتحقيق هذه الغاية‪ ،‬يجـري فريق مـن‬ ‫الجيوف� ي‬ ‫ي‬ ‫مسـوحا مهمـة لجيولوجيا‬ ‫(كاوسـت)‬ ‫الملك عبـد هللا للعلوم والتقنية‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫الـ� جـرى تطويرهـا‬ ‫هـذا الموقـع‪ .‬وباسـتخدام أحـدث التقنيـات ي‬ ‫ت‬ ‫شوسـر‪ ،‬ش‬ ‫و�يـف حنفـي‪ ،‬وطالب‬ ‫جـرارد‬ ‫الستكشـاف النفـط‪ ،‬يقـوم ي‬ ‫الدكتـوراة كاي لـو‪ ،‬بالتعـاون مع علمـاء من جامعـة إنديانـا بالواليات‬ ‫‪ 12‬أغسطس ‪2018‬‬

‫المتحـدة أ‬ ‫المريكيـة‪ ،‬وجامعـة ليفربـول بالمملكـة المتحـدة‪ ،‬برسـم‬ ‫خريطـة لشـكل صخـور حـوض أولدوفـاي وبنيتها‪.‬‬ ‫ليـس هـذا أ‬ ‫ت‬ ‫بالمـر ي ن‬ ‫كيلوم�ات‬ ‫الهـ�؛ ألن سـعة الحوض تبلـغ سـتة‬ ‫ت‬ ‫حـوال نصف كيلومـر‪ .‬ويتألـف الموقع مـن خليط معقد‬ ‫ويبلـغ عمقه‬ ‫ي‬ ‫وال�كانيـة‪ ،‬يتخللهـا العديـد مـن الصـدوع‬ ‫مـن الصخـور الرسـوبية ب‬ ‫ت‬ ‫شوسـر أن الحوض‪ ،‬الذي يقـع ف ي� قلب منطقة‬ ‫الجيولوجيـة‪ .‬ويوضح‬ ‫الصـدع أ‬ ‫الر ق� –حيـث تتباعـد الصفائـح التكتونيـة ت‬ ‫ش‬ ‫الـ�‬ ‫الفريقـي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫تشـكل ش‬ ‫البح�ة‬ ‫توسـع ي‬ ‫طور وتَ َّ‬ ‫قرة الرض– «تَ َّ‬ ‫عمق على مر الزمن مع ُّ‬ ‫ت‬ ‫أفقيـا‪ ،‬وهـو مـا يرجـع جز ًّئيا‬ ‫حركهـا ًّ‬ ‫الـ� تعلـوه وتَقلُّصهـا وتَ ُّ‬ ‫القديمـة ي‬ ‫ال�كانيـة ف ي� المنطقـة المجاورة»‪.‬‬ ‫إىل حـدوث سلسـلة مـن االنفجـارات ب‬

‫إعادة كتابة التاريخ‬

‫يجـري اسـتخدام ي ن‬ ‫اثنتـ� مـن الطـرق التجريبيـة التكميليـة‪ ،‬وهما‪:‬‬ ‫حفـر آ‬ ‫ت‬ ‫مالي�ن‬ ‫البـار السـتخراج لُـب الرواسـب‬ ‫الـ� تراكمت على مـدار ي‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫السـن�‪ ،‬ودراسـات فريـق التصويـر الزلـز يال ف ي� كاوسـت‪ .‬وتعيـد‬ ‫معـا كتابـة التاريـخ الجيولوجـي لمنطقـة أولدوفـاي‪.‬‬ ‫الطريقتـان ً‬ ‫وتسـتند التجـارب الزلزاليـة إىل فرضيـة بسـيطة للغايـة‪ :‬يجـري‬ ‫أ‬ ‫مولدا ت ز‬ ‫اهـرازات تنتقل‬ ‫إسـقاط وزن ثقيل مـر ًارا وتكـر ًارا على الرض‪ً ،‬‬ ‫عـر أ‬ ‫الرض إىل أن تنعكـس أو تنكسر (تنحن ي ) ف ي� أثنـاء انتقالهـا مـن‬ ‫ب‬

‫عمال ماساي‬ ‫المحليون يضعون‬ ‫الجيوفونات‪ ،‬وهي‬ ‫من المعدات المهمة‬ ‫في مجال التصوير‬ ‫الزلزالي لحوض‬ ‫أولدوفاي‪.‬‬

‫األرض‪ /‬سطح األرض‪ /‬باطن األرض‬

‫فريق العمل الزلزالي‬ ‫على أن الطبقـة الصخريـة المبطنـة للحـوض‬ ‫ن‬ ‫الميداني يعمل في‬ ‫مالي� سـنة‪ ،‬وأن‬ ‫قـد يبلـغ عمرها نحـو أربعـة ي‬ ‫أولدوفاي جورج‪ ،‬وبينهم‬ ‫ش‬ ‫البيئـات المناسـبة لحيـاة أشـباه البر قـد‬ ‫شريف حنفي (يرتدي‬ ‫تكـون بالعمر نفسـه‪ .‬يقـول حنفي‪« :‬هـذا عمر‬ ‫قميصا أزرق‪ ،‬الرابع من‬ ‫ً‬ ‫ال�وز‬ ‫بكثـر مما سـبق تقديـره من خلال ب‬ ‫أكـر ي‬ ‫ب‬ ‫اليمين)‪ ،‬وكاي لو (يرتدي‬ ‫أ‬ ‫الصخريـة المكشـوفة على السـطح»‪ .‬الرجـح‬ ‫قميصــا أحمر‪ ،‬الثاني من‬ ‫ً‬ ‫اليسار)‪.‬‬ ‫أن الطبقـات السـفىل للحـوض اسـ ُتمدت مـن‬ ‫ت‬ ‫ال� ي ن‬ ‫والـ� ربمـا تكـون قـد أثـرت على البيئـة‪ ،‬بما‬ ‫ب‬ ‫اكـ� المجـاورة‪ ،‬ف ي‬ ‫ض‬ ‫المـا� البعيـد‪ .‬وهـذا بـدوره ربما أثر‬ ‫ف ي� ذلـك توافـر الميـاه‪ ،‬ي�‬ ‫ي‬ ‫على أسلاف النسـان أ‬ ‫الوائـل‪ ،‬الذيـن كانـوا بحاجـة إىل «ميـاه‪،‬‬ ‫إ‬ ‫ومنـاخ مالئـم‪ ،‬وأشـجار للحمايـة‪ ،‬وسـهول مفتوحـة للبحـث عـن‬ ‫متوافـرا ف ي� أولدوفـاي»‪.‬‬ ‫الطعـام‪ ،‬وكل ذلـك كان‬ ‫ً‬

‫«الطبقة الصخريــة المبطنة للحوض‬ ‫قد يبلغ عمرها نحو أربعة ماليين ســنة‪،‬‬ ‫‪2017 SHERIF HANAFY‬‬

‫ت‬ ‫الـ� ينعكـس بهـا الضـوء على‬ ‫مـادة إىل أخـرى (بالطريقـة نفسـها ي‬ ‫المـرآة أو ينكسر عنـد دخولـه المـاء)‪ .‬وتوضـع سلسـلة مـن أجهـزة‬ ‫االسـتقبال‪ ،‬تعـرف باسـم «جيوفونـز» (‪ )geophones‬تحت أ‬ ‫الرض‬ ‫ُ‬ ‫ش‬ ‫مبـا� ًة لمراقبـة هـذه الموجـات المنعكسـة والمنكسرة‪ .‬ويمكـن‬ ‫للفريـق –عـن طريـق تسـجيل الوقـت الـذي اسـتغرقته الموجـات‬ ‫ت‬ ‫الـ� انتقلـت بهـا‪.‬‬ ‫للوصـول إىل كل جيوفـون– أن يحسـب الرسعـة ي‬ ‫وبطريقة مشـابهة لمسـوح الموجات فوق الصوتية‪ ،‬تُسـتخدم هذه‬ ‫القياسـات ف� رسـم صـورة لجيولوجيـا باطـن أ‬ ‫الرض‪ ،‬تتضمـن شـكل‬ ‫ي‬ ‫الحـوض وحجمـه وموقـع الصـدوع المدفونـة‪.‬‬ ‫ورغـم أن الطريقـة معقـدة وتنطـوي على صعوبـات لوجسـتية‪،‬‬ ‫فإنهـا مثـرة الهتمـام أ‬ ‫ين‬ ‫الكثـر منهم‬ ‫الفـراد‬ ‫المحليـ�‪ ،‬الذيـن يعمـل ي‬ ‫ي‬ ‫ف ي� ش‬ ‫المروع‪ .‬يقـول حنفـي إنهـم معتـادون على العمـل مـع علمـاء‬ ‫أ‬ ‫النسـان القديـم‪ ،‬وعلمـاء الجيولوجيـا‪ ،‬ولكن هـذه هي المـرة الوىل‬ ‫إ‬ ‫ت‬ ‫يز‬ ‫الجيوف�ياء‪ .‬وقد ألهـم ش‬ ‫الم�وع بعض‬ ‫الـ� يعملون فيها مع علمـاء‬ ‫ي‬ ‫لتغي� حياتهـم‪ ،‬ت‬ ‫ح� إن‬ ‫الشـباب لتطوير اهتمـام بالعلم قد يـؤدي ي‬ ‫أحدهم سـافر كاوسـت مـن أجل الدراسـة‪.‬‬ ‫تشـر نتائـج هـذا البحـث إىل أن حـوض أولدوفاي –الـذي كان‬ ‫ي‬ ‫ض‬ ‫المـا� ‪ -‬يبلـغ عمقه أك�ث من ‪ 400‬ت‬ ‫ً‬ ‫مـر ‪ ،‬أي ِضعف‬ ‫ضحل ف ي�‬ ‫يُ َع ُّـد‬ ‫ي‬ ‫العمـق الـذي تمكنـت آ‬ ‫البـار مـن ت‬ ‫تقريبـا‪ .‬ويـدل هـذا‬ ‫اقـه‬ ‫اخ�‬ ‫ً‬

‫والبيئات المناســبة لحياة أشباه البشر‬ ‫قد تكون بالعمر نفسه»‪.‬‬ ‫فيلم وثائقي جديد‬

‫ف‬ ‫شــه� عــن هــذا العمــل حمــل اســم‬ ‫و� فيلــم وثائقــي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫«عالمــات دائمــة» ‪ ،Lasting Marks‬ي ن‬ ‫ستانســر يت‬ ‫يبــ� إيــان‬ ‫بجامعــة ليفربــول أن التصويــر الزلــز يال يســاعدنا عــى فهــم‬ ‫البنيــة الكاملــة لمنطقــة أولدوفــاي‪ :‬البنيــة الجيولوجيــة‪،‬‬ ‫المتغــر تحد يًــا‬ ‫وغ�همــا‪ .‬لقــد شــكَّل المنــاخ‬ ‫ي‬ ‫والمناخيــة‪ ،‬ي‬ ‫ش‬ ‫للب� يــة عــى مــدار تاريخهــا‪ ،‬وإذا اســتطعنا أن نقــدر هــذا‬ ‫التاريــخ بشــكل أفضــل‪ ،‬فربمــا يدفعنــا ذلــك إىل تغيـ يـر مســارنا‪.‬‬ ‫وكمــا توضــح ُمخرجــة الفيلــم الوثائقــي «عالمــات دائمــة»‪،‬‬ ‫ت‬ ‫شوس� ‪-‬جونســون‪ ،‬ببالغــة‪ ،‬فــإن «باحــث ي أولدوفــاي‬ ‫ســارة‬ ‫ن‬ ‫ن‬ ‫والمتحمســ� يفــرون بحــرص عالمــات مــن تاريــخ‬ ‫المتفانــ�‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ُملغــز غامــض‪ ،‬تاريــخ م َّهــد الطريــق لوجودنــا ولمســتقبلنا‬ ‫عــى هــذا الكوكــب»‪.‬‬ ‫اكتشافات كاوست ‪13 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫ﻳﻬﺪف "ﻣﺮﻛﺰ أﺑﺤﺎث اﻟﺒﺤﺮ‬ ‫اﻷﺣﻤﺮ" ‪ RSRC‬إﻟﻰ ﺗﺮﺳﻴﺦ‬ ‫واﻟﺘﺪرﺟﺎت‬ ‫دور ﻋﻠﻢ اﻟﻤﺤﻴﻄﺎت‬ ‫ﱡ‬ ‫اﻟﻤﻨﺎﺧﻴﺔ ﻓﻲ ﺗﺸﻜﻴﻞ اﻟﻨﻈﺎم‬ ‫اﻟﺒﻴﺌﻲ ﻟﻠﺒﺤﺮ اﻷﺣﻤﺮ‪ ،‬وﻗﺎﺑﻠﻴﺘﻪ‬ ‫ﻟﻠﺘﻐﻴﻴﺮ‪ُ .‬ﻳﺠﺮي أﻋﻀﺎء اﻟﻤﺮﻛﺰ‬ ‫دراﺳﺎت ﻟﻤﻌﺮﻓﺔ ﺑﻨﻴﺔ اﻟﻤﺮﺟﺎن‬ ‫ﻓﻲ اﻟﺒﺤﺮ اﻷﺣﻤﺮ ووﻇﺎﺋﻔﻪ‪،‬‬ ‫وذﻟﻚ ﻋﻦ ﻃﺮﻳﻖ اﺳﺘﺨﺪام أﻧﻮاع‬ ‫ﺣﻴﻮﻳﺔ ﻣﺜﻞ ﺗﻠﻚ اﻟﺴﻼﺋﻞ اﻟﺘﻲ‬ ‫ﺗﻈﻬﺮ ﻓﻲ اﻟﺼﻮرة ﻣﻦ ﻧﻮع‬ ‫ﺳﺘﻴﻠﻮﻓﻮرا ﺑﻴﺴﺘﻴﻼﺗﺎ‬ ‫‪.Stylophora pistillata‬‬ ‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪RSRC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫علم المناخ‬

‫‪2017 JIT ERN CHEN‬‬

‫طحلب ‪ Symbiodinium microadraticum‬هو طحلب وحيد الخلية ُيمد مضيفه المرجاني بنواتج عملية البناء الضوئي في مقابل الغذاء والمأوى‪.‬‬

‫جينات عتيقة قد‬ ‫تهب المرجان‬ ‫حياة جديدة‬

‫قد تتمكن الجينات القافزة (أي العناصر الوراثية المتنقلة)‬ ‫من أن تجعل بعض أنواع الطحالب‪ ،‬والمرجان المضيف لها‪،‬‬ ‫تحمل درجات حرارة البحر اآلخذة في التزايد‪.‬‬ ‫أكثر قدرةً على ُّ‬

‫‪B E S E‬‬

‫كشــف باحثــون عــن جـ ي ن‬ ‫ـ� معـ ي ن‬ ‫ـ� يمكــن أن يســاعد‬ ‫ت‬ ‫تكافليــا مــع المرجــان‬ ‫ـ� تعيــش‬ ‫ًّ‬ ‫فأحــد الطحالــب الـ ي‬ ‫تحمــل ارتفــاع درجــات‬ ‫ي� زيــادة قدرتــه عــى ُّ‬ ‫الحــرارة‪ ،‬وهــو أ‬ ‫المــر الــذي قــد يســاعد مرجــان‬

‫البحــر أ‬ ‫ت‬ ‫االحــرار‪.‬‬ ‫الحمــر عــى التكيــف مــع بعــض‬ ‫طحلــب ‪ Symbiodinium‬هــو طحلــب وحيــد‬ ‫ن‬ ‫ـا� بنواتــج عمليــة البنــاء‬ ‫الخليــة‪ ،‬يمــد مضيفــه المرجـ ي‬ ‫ئ‬ ‫ـو� ف ي� مقابــل الغــذاء والمــأوى‪ .‬غـ يـر أن ارتفــاع‬ ‫الضـ ي‬ ‫درجــات حــرارة ميــاه البحــر يمكــن أن يتســبب �ف‬ ‫ي‬ ‫انهيــار تلــك العالقــة التكافليــة عــى نحـ ٍـو يــؤدي إىل‬ ‫طرد هــذا الطحلــب مــن أنســجة مضيفه‪ ،‬وهــو حدث‬ ‫يُعــرف باســم «ابيضــاض المرجــان»‪ .‬وإذا لــم َ‬ ‫تتعاف‬ ‫الشــعاب المبيضــة‪ ،‬فإنهــا تمــوت جو ًعــا‪ ،‬مخلفــةً‬ ‫وراءهــا هيكلهــا الخارجــي أ‬ ‫الطباشــري‪.‬‬ ‫البيــض‬ ‫ي‬ ‫تمكَّــن باحثــون مــن جامعــة الملــك عبــد هللا‬ ‫التعــرف‬ ‫أخــرا مــن‬ ‫للعلــوم والتقنيــة (كاوســت) ي ً‬ ‫ُّ‬ ‫عــى جينــات خاصــة ‪-‬تســمى «الينقــوالت الراجعــة»‬ ‫‪ –retrotransposons‬يمكنهــا مســاعدة الطحالب عىل‬ ‫الجهــاد الحــراري‪.‬‬ ‫أكــر مــع إ‬ ‫التكيــف برسعــة ب‬ ‫ُّ‬ ‫أجــرى الباحثــان الرئيســيان‪ ،‬وهمــا باحــث مــا بعــد‬ ‫الدكتــوراة‪ ،‬جيــت إرن تشــن‪ ،‬وطالــب الدكتــوراة‪،‬‬ ‫جيوكسـ ي ن‬ ‫ـ� كوي وفريقهمــا‪ ،‬تحليالت لتحديــد الجينات‬ ‫ت‬ ‫ـ� تنشــط أو تتوقــف عن العمــل عند تعـ ُّـرض طحلب‬ ‫الـ ي‬ ‫اكتشافات كاوست ‪15 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫علم المناخ‬

‫‪ Symbiodinium‬للإجهــاد الحــراري‪ .‬وكان أ‬ ‫المــر‬ ‫المثـ يـر للدهشــة أن أغلــب الجينــات المرتبطــة عــاد ًة‬ ‫بالجهــاد الحـراري توقفــت عــن العمــل‪ ،‬ف� ي ن‬ ‫ح� نشــط‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫عــدد قليــل مــن الينقــوالت الراجعــة ‪.‬‬ ‫والينقــوالت الراجعــة عبــارة عــن تسلســات جينيــة‬ ‫صغــرة لديهــا القــدرة عــى التكاثــر ووضــع نفســها‬ ‫ي‬ ‫ف ي� مواقــع جديــدة مــن جينــوم مضيفهــا‪ .‬يقــول‬ ‫ـ� ف ي�‬ ‫مانويــل أرانــدا –عا ِلــم الوراثــة والباحــث الرئيـ ي‬ ‫الدراســة‪« :-‬إن قــدرة الينقــوالت الراجعــة عــى نســخ‬ ‫نفســها ودمــج النســخ الجديــدة ف ي� جينــوم المضيــف‬ ‫تجعلهــا طفيليــات جينيــة»‪ .‬ويضيــف ً‬ ‫قائــا‪« :‬كل‬ ‫اندمــاج جديد ما هــو ف� الحقيقــة إال طفــرة جديدة �ف‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ـرا جـ ًّـدا مــا تــؤدي تلك النســخ‬ ‫جينــوم المضيــف‪ .‬وكثـ ًي‬ ‫الجديدة إىل تعطيــل جينات المضيــف أو تمزيقها‪ ،‬إال‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫تغي� ســلوك‬ ‫أنهــا تســتطيع كذلــك ي� بعــض الحيــان ي‬

‫«إنتاج عدد أكبر من‬ ‫الطفرات يزيد من فرصة‬ ‫إحداث طفرة مفيدة»‪.‬‬ ‫بعض الجينــات‪ .‬إنها ضــارة ف� أغلــب أ‬ ‫الحيــان كما هو‬ ‫ي‬ ‫حــال معظــم الطفـرات‪ ،‬لكــن بعضهــا يمكنــه إحداث‬ ‫آثــار مفيــدة»‪.‬‬ ‫ويشــر أرانــدا وفريقــه إىل أن تنشــيط ونســخ‬ ‫ي‬ ‫الينقــوالت الراجعــة لطحلــب ‪Symbiodinium‬‬ ‫اســتجابةً للإجهــاد الحــراري قــد يــؤدي اىل اســتجابة‬ ‫تطوريــة أرسع‪ ،‬ويفــرا ذلــك قائـ ًـا‪ :‬أ‬ ‫«لن إنتــاج عــدد‬ ‫ً‬ ‫أكـ بـر مــن الطف ـرات يزيــد مــن فرصــة إحــداث طفــرة‬ ‫مفيــدة تســمح لهــذا الطحلــب بالتكيــف بصــورة‬ ‫الجهــاد»‪.‬‬ ‫أفضــل مــع هــذا النــوع مــن إ‬ ‫يخطــط الفريــق بعــد ذلــك لدراســة جينومــات‬ ‫المرجــان لمعرفــة مــا إذا كانــت تلــك الجينومــات‬ ‫أيضــا ينقــوالت راجعــة تنشــط عنــد التعــرض‬ ‫تمتلــك ً‬ ‫للإجهــاد الحــراري‪ .‬يقــول أرانــدا‪« :‬إذا كان أ‬ ‫المــر‬ ‫ن‬ ‫ـادرا‬ ‫ـيع� هــذا أن المرجــان قــد يكــون قـ ً‬ ‫كذلــك‪ ،‬فسـ ي‬ ‫أكــر ممــا كنــا نظــن»‪.‬‬ ‫جينيــا برسعــة ب‬ ‫التكيــف ًّ‬ ‫عــى ُّ‬ ‫كذلــك يخطــط الفريــق لدراســة إمكانيــة «ســلب»‬ ‫آ‬ ‫الليــة الجزيئيــة للينقــوالت الراجعــة من أجل هندســة‬ ‫ف‬ ‫ث‬ ‫جينومــات أكــر قــدر ًة عــى الصمــود ي� ٍّكل مــن طحلب‬ ‫ن‬ ‫ـا� عــى حـ ٍّـد ســواء‪.‬‬ ‫‪ Symbiodinium‬ومضيفــه المرجـ ي‬ ‫‪Chen, J. E., Cui, G., Wang, X., Liew, Y. J.‬‬ ‫‪& Aranda, M. Recent expansion of heat‬‬‫‪activated retrotransposons in the coral‬‬ ‫‪symbiont Symbiodinium microadriaticum.‬‬ ‫‪The ISME Journal 12, 639-643 (2018).‬‬

‫‪ 16‬أغسطس ‪2018‬‬

‫تأخر فترات االزدهار‬ ‫ُّ‬ ‫االستوائية قد يؤثر‬ ‫على الحياة البحرية‬

‫تدل تغيرات األلوان في شمال البحر األحمر على‬ ‫أن ارتفاع درجات حرارة البحر قد يؤثر بشدة على‬ ‫األنظمة البيئية البحرية االستوائية‪.‬‬

‫علم المناخ‬

‫‪P S E‬‬

‫يشر الباحثون إىل أن مراقبة وفرة العوالق النباتية قد تسـاعدنا عىل‬ ‫ي‬ ‫تعـرف مناطق المحيطات ت‬ ‫بتغ� المناخ‪.‬‬ ‫الـ� ربما تكون عرضةً للتأثـر ي‬ ‫ُّ‬ ‫ي‬ ‫أصبحـت ت‬ ‫فـرات ازدهار النمـو الشـتوية للعوالق النباتية ف ي� شـمال‬ ‫البحـر أ‬ ‫الحمر تبـدأ متأخـرة‪ ،‬وتـدوم ت‬ ‫لف�ات أقصر‪ ،‬وتنتهـي ف ي� وقت‬ ‫أبكـر مـع ارتفـاع درجـة حـرارة ميـاه سـطح البحـر‪ .‬وتحتـل العوالـق‬ ‫النباتيـة –وهـي نباتـات بحريـة مجهريـة– قـاع السلسـلة الغذائيـة‬ ‫بالنسـبة للعديـد مـن الكائنـات الحيـة –ومـن بينهـا ش‬ ‫البر– لـذا مـن‬ ‫المرجـح أن يكـون ت‬ ‫كبـر على النظـم‬ ‫تأثـر متسلسـل ي‬ ‫الحـرار المنـاخ ي‬ ‫أيضـا‪.‬‬ ‫البيئيـة البحريـة‪ ،‬بـل ويتجاوزهـا ً‬ ‫يقـول جـون جيتينجـز –المرشـح لنيـل درجـة الدكتـوراة ف ي� علـم‬ ‫المحيطـات ف ي� جامعـة الملـك عبد هللا للعلـوم والتقنية (كاوسـت)‪:-‬‬ ‫«إن العوالـق النباتية تمثل قاعدة الشـبكات الغذائيـة ف ي� المحيطات‪،‬‬ ‫وهـي تدعم نمـو العديد مـن الكائنـات البحريـة‪ ،‬ومن بينهـا العوالق‬ ‫الحيوانيـة‪ ،‬والالفقاريـات‪ ،‬أ‬ ‫والسـماك‪ ،‬والثدييـات العمالقـة مثـل‬

‫قام الباحثان‬ ‫في كاوست‪،‬‬ ‫إبراهيمحطيط (إلى‬ ‫اليسار)‪ ،‬وجون‬ ‫جيتينجز‪ ،‬بدراسة‬ ‫تغيرات ألوان‬ ‫ُّ‬ ‫المحيط‪ ،‬التي جرى‬ ‫تجميــع بياناتها على‬ ‫مدار عقدين من‬ ‫تقريبا في‬ ‫الزمان‬ ‫ً‬ ‫شمال البحر األحمر‪.‬‬

‫الحيتان»‪ .‬ويضيف ً‬ ‫مهما ف ي�‬ ‫دورا ًّ‬ ‫قائل‪« :‬كذلك تـؤدي العوالق النباتية ً‬ ‫ثا� أكسـيد الكربون‪ ،‬وتسـاعد ف� تنظيم درجـة حرارة أ‬ ‫ن‬ ‫الرض‪،‬‬ ‫احتجاز ي‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫أيضا عن إنتاج نسـبة ‪ %50‬من ال ي ن‬ ‫كسج� الذي نتنفسه‬ ‫وهي مسـؤولة ً‬ ‫ئ‬ ‫الضـو�»‪.‬‬ ‫من خلال عمليـة البناء‬ ‫ي‬ ‫تغـرات ألـوان البحـر طـوال ت‬ ‫فـرة امتـدت ‪18‬‬ ‫درس الباحثـون ي ُّ‬ ‫عامـا (‪ )2015-1998‬ف� شـمال البحـر أ‬ ‫الحمـر‪ .‬وجـاءت البيانـات مـن‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ال�‬ ‫مستشـعرات القمـر الصناعـي التابـع لوكالـة الفضـاء الوروبيـة‪ ،‬ي‬ ‫تستكشـف امتصاص العوالـق النباتية للضوء من أجـل القيام بعملية‬ ‫ف‬ ‫ن‬ ‫ئ‬ ‫بيا� مع‬ ‫البناء‬ ‫الضو�‪ .‬واسـتخدم الفريق البيانات ي� رسـم مخطـط ي‬ ‫ي‬ ‫بتغـرات درجـات الحـرارة عند سـطح البحر‬ ‫نتهـا‬ ‫ر‬ ‫ومقا‬ ‫الوقـت‬ ‫مـرور‬ ‫ي ُّ‬ ‫وداخـل الطبقات أ‬ ‫ال ث‬ ‫كـر عمقًـا باسـتخدام عمليات محاكاة حاسـوبية‬ ‫أ‬ ‫خصيصى لدراسـة البحـر الحمر‪.‬‬ ‫طورهـا أفـراد الفريـق‬ ‫ً‬ ‫ووجـد الباحثـون أنـه عندمـا كانـت فصول الشـتاء ث‬ ‫أكـر دف ًئـا‪ ،‬كان‬ ‫ثمـة زيادة ف ي� درجـات حرارة مياه سـطح البحر‪ ،‬وهو مـا أدى إىل نقص‬ ‫ف� التبـادل الحـراري ي ن‬ ‫بـ� البحـر والغلاف الجـوي‪ ،‬وأدى هـذا بدوره‬ ‫ي‬ ‫االمـراج ي ن‬ ‫إىل نقـص ت ز‬ ‫بـ� الميـاه العميقـة المشـبعة بالمـواد الغذائيـة‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫أ �ث‬ ‫وتع�‬ ‫الـ� تعيش فيهـا العوالق النباتيـة‪ .‬ي‬ ‫والطبقات الك ف سـطحيةً ي‬ ‫ت‬ ‫التغـرات ي� توافـر المـواد الغذائية للعوالـق النباتيـة أن ف�ات‬ ‫هذه‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫متأخرا وتستمر ف� ٍات أقرص‪.‬‬ ‫نموها الموسـمية الشـتوية أصبحت ي‬ ‫تأ� أ ً‬ ‫الحمـر متفـرد ًة ومختلفةً عن‬ ‫وتُ َعـد المنطقـة الشـمالية من البحـر‬ ‫المناطق الجنوبيـة؛ إذ إن ديناميكيات العوالق النباتية فيها‪ ،‬أ‬ ‫والنظمة‬ ‫أكـر شـبها بمناطـق المحيطـات االسـتوائية أ‬ ‫البيئيـة بالتـال‪ ،‬ث‬ ‫الخرى‪.‬‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫نموذجـا للنظـم البيئيـة البحريـة‬ ‫ويعن ي هـذا أنهـا تصلـح لتكـون‬ ‫ً‬ ‫االسـتوائية أ‬ ‫الخـرى‪ ،‬كمـا يقـول جيتينجز‪.‬‬ ‫يقول خب� النمذجـة أ‬ ‫موضحا‪ :‬إن هذه‬ ‫الرضية‪ ،‬إبراهيم حطيـط‪،‬‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫تغـرات متعلقـة بتوقيتات وكيفيـة توافر قدر‬ ‫بحدوث‬ ‫نذر‬ ‫الدراسـة تُ‬ ‫ي ُّ‬ ‫ف‬ ‫كبـر مـن العوالـق النباتيـة ي� المناطـق االسـتوائية مـن أجـل تغذيـة‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫ال�قـات البحريـة‪ .‬ويضيـف حطيـط ً‬ ‫الـ�‬ ‫ي‬ ‫قائلا‪« :‬إن دمـج النتائـج ي‬ ‫تأث� نقص العوالق النباتية‬ ‫توصلنا إليها مع دراسـات مشابهة درسـت ي‬ ‫فـرات االزدهـار عىل المسـتويات أ‬ ‫وتغـر توقيت ت‬ ‫العىل من السلسـلة‬ ‫ي ُّ‬ ‫الغذائيـة قـد يوفـر بعـض التلميحات حـول كيفيـة اسـتجابة النظام‬ ‫التغـرات‪ ،‬وكيـف يمكـن أن تؤثر على ش‬ ‫الب�»‪.‬‬ ‫البيئ ي لهذه‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫تغ� وقت االزدهار ي� المناطق االستوائية‬ ‫لقد َّبينت الدراسـات أن ي ُّ‬ ‫بمقدار بضعة أسـابيع فحسـب مـن شـأنه أن يقلل من معـدالت بقاء‬ ‫العوالق الحيوانية الصغ�ة أ‬ ‫والسـماك‪.‬‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫كذلـك فإن وفـرة العوالـق النباتيـة مرتبطة ببقـاء يرقات السـماك‬ ‫الموجـودة ف ي� الشـعاب المرجانيـة االسـتوائية‪ .‬ويضيف حتيـت ً‬ ‫قائل‪:‬‬ ‫الهميـة التجاريـة‪ ،‬وهـو أ‬ ‫النـواع ذات أ‬ ‫«قـد تتأثـر بعـض أ‬ ‫المـر الذي‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫الـ� تعتمد عىل‬ ‫قد يؤثر‬ ‫بـدوره ي� النهايـة عىل المجتمعـات الب�ية ي‬ ‫مصائـد أ‬ ‫لل�وتينات»‪.‬‬ ‫السـماك السـاحلية باعتبارها‬ ‫مهمـا ب‬ ‫مصـدرا ًّ‬ ‫ً‬ ‫آ‬ ‫ت‬ ‫ال� تُسـهم ف ي�‬ ‫ويخطـط الفريـق إلجراء دراسـات إضافيـة للليـات ي‬ ‫تكويـن تف�ات ازدهـار العوالق النباتيـة والحفاظ عليهـا‪ ،‬والكيفية ال�ت‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫لتغـر المناخ‪.‬‬ ‫قـد ي‬ ‫تتغ� بهـا ي� ظـل سـيناريوهات مختلفة ي ُّ‬ ‫‪Gittings, J. A., Raitsos, D. E., Krokos,‬‬ ‫‪G. & Hoteit, I. Impacts of warming on‬‬ ‫‪phytoplankton abundance and phenology in a‬‬ ‫‪typical tropical marine ecosystem. Scientific‬‬ ‫‪Reports 8, 2240 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪17 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫علم المناخ‬

‫الملوحة‬ ‫المرتفعة تحمي‬ ‫المرجان من‬ ‫اإلجهاد الحراري‬ ‫قد يكون المرجان الذي يعيش في المياه‬ ‫تحمل‬ ‫قدرة على ُّ‬ ‫عالية الملوحة أكثر ً‬ ‫ارتفاع درجة حرارة المياه‪.‬‬

‫‪ 18‬أغسطس ‪2018‬‬

‫تشير تجارب منهجية‬ ‫ُأجريت على أنواع‬ ‫شقائق النعمان إلى‬ ‫أن الملوحة المتزايدة‬ ‫تحمل درجات‬ ‫تعزِّ ز ُّ‬ ‫الحرارة المرتفعة في‬ ‫حالة وجود بعض‬ ‫المتكافالت‪ .‬ولهذه‬ ‫النتائج آثار مهمة‬ ‫فيما يخص تأثير‬ ‫التغير المناخي على‬ ‫الشعاب المرجانية‪.‬‬

‫‪2018 HAGEN M. GEGNER‬‬

‫‪B E S E‬‬

‫لوقـت طويـل شـك العلمـاء ف ي� أن‬ ‫ت‬ ‫الـ� تعيـش ف ي� المياه‬ ‫أنـواع المرجـان ي‬ ‫أيضـا أن‬ ‫عاليـة الملوحـة تسـتطيع ً‬ ‫تتحمـل ارتفـاع درجـة حـرارة الميـاه‪،‬‬ ‫لكـن لـم يكـن ثمـة رابـط جل� ي ن‬ ‫بـ�‬ ‫ي‬ ‫ث‬ ‫ين‬ ‫ين‬ ‫هاتـ�‬ ‫الخاصيتـ� ‪ .‬ي‬ ‫غـر أن باح ي‬ ‫جامعـة الملـك عبـد هللا للعلـوم‬ ‫والتقنية (كاوست) كشفوا حدي ًثا عن أن‬ ‫الملوحة تؤثر بصـورة ش‬ ‫مبا�ة عىل قدرة‬ ‫شقائق النعمان‪،Aiptasia anemone ،‬‬ ‫التكيـف‬ ‫وهـي نمـوذج للمرجـان‪ ،‬على ُّ‬ ‫مع الميـاه أ‬ ‫الك�ث دف ًئـا‪ ،‬كما أنهـم ربما‬ ‫الم َركَّب الذي‬ ‫يكونون قد حددوا ً‬ ‫أيضـا ُ‬ ‫يسـاعد ف ي� هـذه العمليـة‪.‬‬ ‫ويقول طالب الدكتوراة هاجن‬ ‫جيج�ن ‪ ،‬الذي عمل ف ي� هذا ش‬ ‫الم�وع مع‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫فولس�ا وزمالؤهما‪:‬‬ ‫م�فه كريستيان‬ ‫كغ�نا‪ ،‬أن المرجان الذي‬ ‫«لقد الحظنا‪ ،‬ي‬ ‫يعيش ف ي� المياه عالية الملوحة مثل البحر‬ ‫أ‬ ‫تحمل ارتفاع درجات‬ ‫الحمر يستطيع ُّ‬ ‫أحدا لم يقم بإجراء‬ ‫حرارة المياه‪ ،‬بَ ْي َد أن ً‬ ‫تحليل منهجي لهذه الظاهرة‪ .‬وقد أجرينا‬ ‫تجارب إجهاد حراري من أجل تحديد‬ ‫تأث�ات مستويات الملوحة المختلفة‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫ساللت� من شقائق النعمان‪،‬‬ ‫عىل‬ ‫والكائنات المتكافلة المصاحبة لهما‪،‬‬ ‫ت‬ ‫وال� تشمل سالالت من الطحالب‬ ‫ي‬ ‫دوامية السياط ‪.Symbiodinium‬‬ ‫ترتبـط شـقائق النعمـان بالمرجـان‬ ‫ن‬ ‫البـا� للشـعاب بدرجـة وثيقـة‪ ،‬وعـاد ًة‬ ‫ي‬ ‫مـا تُسـتخدم ككائنـات حيـة نموذجيـة‬ ‫نيابة عـن المرجـان ألنهـا تنمو بسـهولة‪،‬‬ ‫ف‬ ‫و� ت‬ ‫فـرة أقصر مـن‬ ‫وبتكلفـة أقـل‪ ،‬ي‬

‫ين‬ ‫سلالت�‬ ‫الشـعاب ذاتها‪ .‬اختار الباحثون‬ ‫مـن الشـقائق‪ ،‬همـا ‪ H2‬و‪ ،CC7‬وتقـوم‬ ‫كل واحـدة مـن ي ن‬ ‫هات� باسـتضافة سلالة‬ ‫مختلفـة مـن الطحالـب دوامية السـياط‪.‬‬ ‫ين‬ ‫وح� تتعرض شقائق النعمان أو المرجان‬ ‫للإجهاد الحراري‪ ،‬تستجيب بطرد الكائنات‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫الـ� تُعرف‬ ‫المتكافلـة معهـا‪ ،‬ي� العمليـة ي‬ ‫ت‬ ‫الـ� قـد تـؤدي اىل‬ ‫باسـم االبيضـاض‪ ،‬و ي‬ ‫فنـاء الشـعاب إذا مـا اسـتمر إالجهـاد‪.‬‬ ‫قـام هـذا الفريـق تب�بيـة شـقائق‬ ‫النعمان ف ي� درجات حـرارة ثابتة مقدارها‬ ‫‪ 25‬درجـة مئويـة قبل نقلهـا اىل أحواض‬ ‫منخفضـة‪ ،‬أو متوسـطة‪ ،‬أو مرتفعـة‬ ‫ين‬ ‫تسـخ� كل‬ ‫الملوحـة‪ .‬وبعـد ذلـك تـم‬ ‫حـوض إىل ‪ 34‬درجـة مئويـة وتثبيتـه �ف‬ ‫ي‬ ‫درجـة الحرارة المرتفعة هـذه‪ .‬كما جرى‬ ‫قيـاس مسـتويات الطحالـب دواميـة‬ ‫السـياط عنـد بدايـة التجربـة وعنـد‬ ‫حـدوث االبيضـاض‪.‬‬ ‫ن‬ ‫جيجـر‪« :‬بالنسـبة لبعـض‬ ‫ويقـول‬

‫التوليفـات ي ن‬ ‫بـ� شـقائق النعمـان‬ ‫والكائنـات المتكافلـة معهـا‪ ،‬تقـل فيهـا‬ ‫حـدة االبيضـاض بصـورة ملحوظـة‬ ‫كلمـا زادت درجـة الملوحـة‪ .‬وعلى‬ ‫ين‬ ‫التوليفتـ� فقـدت‬ ‫الرغـم مـن أن كلتـا‬ ‫الطحالـب دواميـة السـياط عنـد جميع‬ ‫أكـر‬ ‫مسـتويات الملوحـة‪ ،‬إال أن نسـبة ب‬ ‫مـن الطحالـب جـرى الحفـاظ عليهـا‬ ‫أيضا‬ ‫بواسـطة النوع ‪ .H2‬وصادف هـذا ً‬ ‫تلفًـا محـدو ًدا ف ي� قـدرة شـقائق النعمان‬ ‫ئ‬ ‫الضـو�‪.‬‬ ‫على التمثيـل‬ ‫ي‬ ‫وقد أوضحت دراسـة سـابقة أجراها‬ ‫ت‬ ‫المركَّـب المعـروف باسـم‬ ‫فولسـرا أن ُ‬ ‫ف‬ ‫فلوريدوسـايد الـذي يوجد ي� الشـعاب‬ ‫تزيد نسـبته ف ي� الظروف عالية الملوحة‪.‬‬ ‫ومركـب الفلوريدوسـايد المضـاد‬ ‫أ‬ ‫أيضا بتنظيـم الضغط‬ ‫للكسـدة يقـوم ً‬ ‫أ‬ ‫السـموزي داخـل الحيـوان‪ .‬ويعن‬ ‫ي‬ ‫النتاج‬ ‫هذا أنه قـد يتمكن مـن مجابهـة إ‬ ‫المفـرط ألنـواع أ‬ ‫ين‬ ‫كسـج� المتفاعلـة‬ ‫ال‬

‫علم المناخ‬

‫«تحمل الحرارة‬ ‫ُّ‬ ‫يزيد مع ارتفاع‬ ‫مستويات‬ ‫الملوحة في‬ ‫بعض العالقات‬ ‫بين المضيف‬ ‫والمتكافل»‪.‬‬ ‫والسـامة الناتجـة داخـل الخاليـا بفعل‬ ‫الجهـاد‪ ،‬أ‬ ‫المـر الـذي تي�تـب عليـه منع‬ ‫إ‬ ‫حـدوث االبيضـاض الفـادح‪.‬‬ ‫ن‬ ‫جيجـر‪« :‬نحـن نعـرف أن‬ ‫ويقـول‬ ‫تحمل الحـرارة يزيد مع ارتفاع مسـتويات‬ ‫ُّ‬ ‫الملوحة ف� بعض العالقات ي ن‬ ‫ب� المضيف‬ ‫ي‬ ‫والمتكافـل‪ ،‬وأن الفلوريدوسـايد يوجـد‬ ‫بوفـرة ف ي� درجات الملوحة‬ ‫العالية‪ .‬ونحتاج ف ي� الوقت‬ ‫الحـال إىل تحديـد مـا إذا‬ ‫ي‬ ‫كان الفلوريدوسـايد هـو‬ ‫المركـب المسـؤول عـن‬ ‫تحمل‬ ‫إضفاء القـدرة عىل ُّ‬ ‫درجات الحـرارة المرتفعة‬ ‫ف ي� عالقـات تكافليـة‬ ‫محـددة‪ .‬كمـا نحتـاج‬ ‫أيضـا إىل إجـراء التجـارب‬ ‫ً‬ ‫على الشـعاب الحقيقيـة‬ ‫لك� نفهـم ا لكيفيـة‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫الـ� تحـدث بهـا هـذه‬ ‫ي‬ ‫العمليات عىل مسـتويات‬ ‫ا لشـعا ب ا لمنفـرد ة‬ ‫ومنظوماتهـا البيئيـة»‪.‬‬ ‫‪Gegner, H.M.,‬‬ ‫‪Ziegler, M., Rädecker,‬‬ ‫‪N., Buitrago-López,‬‬ ‫‪Voolstra, C.R. High‬‬ ‫‪salinity conveys‬‬ ‫‪thermotolerance‬‬ ‫‪in the coral model‬‬ ‫‪Aiptasia. Biology‬‬ ‫‪Open 6, 1943-1948‬‬ ‫‪(2017).‬‬

‫إعداد خريطة‬ ‫جينومية ألسماك‬ ‫الشعاب ونشرها‬

‫تم الكشف عن جينوم نيمو ونشره على نطاق واسع‪ ،‬وهو ما سيساعد‬ ‫الباحثين على استقصاء بيئة األسماك وتطورها‪.‬‬ ‫‪B E S E‬‬

‫ـال‪ ،‬الذي‬ ‫تــم الكشــف عــن جينــوم ســمك المهــرج بال�تقـ ي‬ ‫خ َّلــده فيلــم «البحــث عــن نيمــو»‪ ،‬ممــا أتــاح للباحثـ ي ن‬ ‫ـ� أكـ ثـر‬ ‫ح� آ‬ ‫المعلومات تفصيـ ًـا ت‬ ‫الن عن جينوم أســماك الشــعاب‪.‬‬ ‫ووفــق قــول عا ِلــم البيولوجيــا الحاســوبية روبــرت‬ ‫ـوما‪.‬‬ ‫ليمــان‪ ،‬فــإن «جينــوم نيمــو يتكــون مــن ‪ 24‬كروموسـ ً‬ ‫ولقــد تمك َّنــا من تحديــد تتابعــات ‪ %97‬مــن هــذا الجينوم‪،‬‬ ‫وبعــد ذلــك حددنــا مواضــع ‪ %98‬مــن هــذه التتابعــات‬ ‫داخــل الكروموســومات أ‬ ‫ش‬ ‫والع�يــن لهــذا النــوع‪.‬‬ ‫الربعــة‬ ‫عظيمــا‪ ،‬كمــا يمثــل‬ ‫وبــكل‬ ‫ي‬ ‫المعايــر‪ ،‬يُ َعــد هــذا مجهــو ًدا ً‬ ‫ً‬ ‫مكتمــا للغايــة»‪.‬‬ ‫جينوميــا‬ ‫تجميعــا‬ ‫ً‬ ‫ًّ‬ ‫أتــاح باحثــو جامعــة الملــك عبــد هللا للعلــوم والتقنيــة‬ ‫ت‬ ‫ـ� حصلــوا عليهــا ف ي� هــذا المـ شـروع‬ ‫(كاوســت) البيانــات الـ ي‬ ‫للمجتمــع العلمــي عــى الموقــع إ ت ن‬ ‫و� ‪http://‬‬ ‫اللكــر ي‬ ‫‪ nemogenome.org‬قبــل شن�هــم لهــا ف ي� دوريــة علميــة‪.‬‬ ‫ـال (‪)Amphiprion percula‬‬ ‫يُ َعــد ســمك المهــرج ب‬ ‫ال�تقـ ي‬

‫أ‬ ‫ـتخدم بوصفــه نو ًعــا‬ ‫مهمــا للبحــاث العلميــة؛ إذ يُسـ َ‬ ‫هد ًفــا ًّ‬ ‫نموذجيــا للحصــول عــى إجابــات عــن أســئلة ذات صلــة‬ ‫ًّ‬ ‫بالتنظيــم االجتماعــي‪ ،‬وتغـ ي ُّـر الجنــس‪ ،‬واختيــار المســكن‪،‬‬ ‫والتفاعــات بـ ي ن‬ ‫ـ� الفريســة والمفـ تـرس‪ ،‬وتأثـ يـر تغـ يـر المنــاخ‬ ‫أ‬ ‫وحموضــة المحيطــات عــى الســماك‪ .‬كمــا أن إتاحــة هــذا‬ ‫التجميــع الجينومــي كمصــدر للمجتمــع العلمــي ســوف‬ ‫ين‬ ‫الباحثــ� عــى الوصــول إىل فهــم أعمــق لبيئــة‬ ‫يســاعد‬ ‫أســماك الشــعاب وتطورهــا‪.‬‬ ‫اســتخدم هــذا الفريــق العلمــي تقنيــةً حديثــةً مــن أجل‬ ‫أ‬ ‫ـال‪.‬‬ ‫تحديــد التتابعــات الجينوميــة لســماك المهــرج ب‬ ‫ال�تقـ ي‬ ‫ـاص البيولوجيــا الجزيئية‬ ‫ويقــول داميــان اليتفــوت‪ ،‬اختصـ ي‬ ‫المشــارك ف ي� هــذه الدراســة‪« :‬بدأنــا باســتخدام تقنيــة تتابع‬ ‫الجــزيء الواحــد آ‬ ‫النيــة (المعروفــة باالختصــار ‪،)SMRT‬‬ ‫وهــي تقنيــة صــارت متاحــةً للمجموعــات البحثيــة منــذ‬ ‫وقت قريــب وحســب»‪ .‬ف ي� العــادة‪ ،‬يتــم تحديــد التتابعات‬ ‫الجينوميــة عــن طريق قـراءة عدد كبـ يـر مــن االمتدادات‬ ‫اكتشافات كاوست ‪19 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫‪2017 TANE SINCLAIR-TAYLOR‬‬

‫& ‪C., Aranda, M.,‬‬

‫تعيش أســماك المهرج البرتقالي (‪ )Amphiprion percula‬وســط شــقائق النعمان‪ ،‬وتمدها باألكسجين‬ ‫والمغذيات كما تحتمي بها من المفترســات‪.‬‬

‫علم المناخ‬

‫القصـ يـرة للجينــوم ثم فــك شــفرتها وإعــادة تجميعها‪.‬‬ ‫الج ـزاء أصغــر كان مــن أ‬ ‫لكــن كلمــا كانــت هــذه أ‬ ‫الصعــب‬ ‫معــا ت‬ ‫بال�تيــب الصحيــح‪ .‬بيــد أن تقنيــة‬ ‫إعــادة تجميعهــا ً‬ ‫آ‬ ‫ز‬ ‫تتابــع الجــزيء الواحــد النيــة تتمـ يـر بقدرتهــا عــى إنتــاج‬ ‫ـبيا مــن الحمــض النــووي‪.‬‬ ‫ق ـراءات طويلــة نسـ ًّ‬ ‫وباســتخدام برامــج البيولوجيــا الحاســوبية والمــوارد‬ ‫أ‬ ‫الخــرى ف ي� مختـ بـر كاوســت المركــزي للحوســبة الفائقــة‪،‬‬ ‫بخـــرات فريـــق تتابـــع الجيـــل‬ ‫إضافـــةً إىل االســـتعانة ب‬ ‫الثالـــث ف� مختـــر العلـــوم البيولوجيـــة أ‬ ‫ســـاس ‪،‬‬ ‫ال‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫تم َّك ــن ليم ــان وفريق ــه م ــن إع ــادة بن ــاء قط ــع الحم ــض‬ ‫الن ــووي ف ي� ش�ائ ــط أط ــول‪ ،‬يص ــل طوله ــا ف ي� المتوس ــط‬ ‫إىل ‪ 639‬ألـــف نوكليوتيـــدة‪.‬‬

‫ً‬ ‫تفصيل‬ ‫«أكثر المعلومات‬ ‫حتى اآلن عن جينوم‬ ‫أسماك الشعاب»‪.‬‬ ‫أ‬ ‫تقــال يتألــف مــن‬ ‫ولن جينــوم ســمك المهــرج ب‬ ‫ال� ي‬ ‫تقريبــا‪ ،‬اســتخدم الفريــق‬ ‫‪ 939‬مليــون نوكليوتيــدة‬ ‫ً‬ ‫لــ� يحــددوا احتماليــة مجــاورة القطــع‬ ‫طريقــةً أخــرى ي‬ ‫المختلفــة بعضهــا لبعــض‪ .‬ويقــول ليمــان‪« :‬مكَّ َننــا ذلــك‬ ‫مــن أن نضــع القطــع بعضهــا بجــوار بعــض يك نُ َج ِّمــع‬ ‫تقريبــا»‪.‬‬ ‫كروموســومات مكتملــة ً‬ ‫ــم الفريــق اكتمــال التجميــع الجينومــي عــن‬ ‫وقــد َّقي َ‬ ‫طريــق مقارنتــه بالتجميعــات الجينوميــة فائقــة الجــودة‬ ‫وع�يــن نوعــا مــن أ‬ ‫لســتة ش‬ ‫الســماك‪ .‬ولــم يتفــوق عــى‬ ‫ً‬ ‫تقــال مــن حيــث درجــة‬ ‫جينــوم ســمك المهــرج ب‬ ‫ال� ي‬ ‫أ‬ ‫االكتمــال إال جينــوم أســماك البلطــي النيليــة‪ .‬والمــر‬ ‫المثــر لالهتمــام أن التجميعــات الثالثــة أ‬ ‫الكـ ثـر اكتمـ ً‬ ‫ـال ف ي�‬ ‫ي‬ ‫ـال نتجــت جميعها مــن اســتخدام تقنيــة تتابُع‬ ‫ـ‬ ‫الح‬ ‫ـت‬ ‫الوقـ‬ ‫ي‬ ‫الجــزيء الواحــد آ‬ ‫النيــة‪.‬‬ ‫حاليــا عــى تحديــد تتابعــات جينــوم‬ ‫ويعكــف الفريــق ًّ‬ ‫أنــواع أســماك الشــعاب أ‬ ‫الخــرى‪ ،‬كمــا يخطــط للمقارنــة‬ ‫بينهــا مــن أجــل العثــور عــى إجابــات أ‬ ‫للســئلة المتعلقــة‬ ‫ف‬ ‫بكيفيــة ارتباط بنيــة الجينوم وتطــوره بالتباينــات ي� صفات‬ ‫أ‬ ‫الســماك‪ ،‬مــن قبيــل اســتجابتها للتغـ يـرات المناخيــة‪.‬‬ ‫‪Lehmann, R., Lightfoot, D.J., Schunter,‬‬ ‫‪C. Michell, C.T., Ohyanagi, H., Mineta,‬‬ ‫‪K., Foret, S., Berumen, M., Miller, D.J.,‬‬ ‫‪Aranda, M., GojoBori, T., Munday, P.L.‬‬ ‫‪& Ravasi, T. Finding Nemo’s Genes:‬‬ ‫‪A chromosome-scale reference‬‬ ‫‪assembly of the genome of the orange‬‬ ‫‪clownfish Amphiprion percula. biorxiv‬‬ ‫‪preprint published 8 March 2018.‬‬

‫‪ 20‬أغسطس ‪2018‬‬

‫الكشف عن العالقات‬ ‫الخفية في البيانات‬

‫طريقة لتمثيل البنى اإلحصائية الخفية تساعد في فهم البيانات البيئية‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬

‫يعتمــد التنبــؤ بالمنــاخ والطقــس عــى‬ ‫نمــاذج إحصائيــة تســتطيع أن تكشــف‬ ‫ف‬ ‫عــر الزمــن‪ ،‬كمــا‬ ‫التبايُــن ي� موقــع واحــد ب‬

‫توضــح عالقتــه مــع المواقــع الجغرافيــة‬ ‫الخــرى‪ .‬ف� بعــض أ‬ ‫أ‬ ‫الحــوال يمكــن التنبــؤ‬ ‫ي‬ ‫بالظــروف المســتقبلية ف ي� موقــع مــا بنــا ًء‬ ‫عــى الظــروف الحاليــة ف ي� موقــع آخــر‪ ،‬لكــن‬

‫علم المناخ‬

‫طريقة لتمثيل خواص التغايــر المكاني‪-‬الزمني‬ ‫ً‬ ‫طور هوانج هوانج (إلى اليســار) وينــج َصن‬ ‫المشــترك لمجموعات البيانات‪ ،‬األمر الذي ســوف يســاعد في فهم البيانات البيئية‪.‬‬

‫قــد ال يوجــد مثــل هــذا ت‬ ‫ال�ابــط ف ي� حــاالت‬ ‫أخــرى‪ .‬والفـ تـراض وجــود تغايُــر مشـ تـرك يب�ن‬ ‫ين‬ ‫عــات بالغــة‬ ‫موقعــ� بطريقــة أو بأخــرى تَ ِب ٌ‬ ‫أ‬ ‫ئ‬ ‫ـا� ‪ ،‬لــذا‬ ‫الهميــة عــى دقــة النمــوذج إ‬ ‫الحصـ ي‬ ‫ن‬ ‫المكا� ن‬ ‫الزم� المشـ تـرك‬‫يُ َعــد اختيــار التغايــر‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫أمــرا ذا أهميــة قصــوى‪.‬‬ ‫ً‬ ‫وأخــرا‪ ،‬طــورت ينــج َصــن وطالبهــا‬ ‫يً‬ ‫هوانــج هوانــج مــن جامعــة الملــك عبــد هللا‬ ‫للعلــوم والتقنيــة (كاوســت) طريقــةً لتمثيــل‬

‫ن‬ ‫ت‬ ‫ن‬ ‫المشــرك‬ ‫خصائــص التغايــر‬ ‫ي‬ ‫المكا� أ‪-‬الزمــ ي‬ ‫يبســط‬ ‫ـذي‬ ‫ـ‬ ‫ال‬ ‫ـر‬ ‫ـ‬ ‫م‬ ‫ال‬ ‫ـات‪،‬‬ ‫ـ‬ ‫البيان‬ ‫لمجموعــة مــن‬ ‫ِّ‬ ‫كبــرة إحــدى خطــوات النمذجــة‬ ‫بدرجــة ي‬ ‫والــ� كانــت تتطلــب فيمــا ض‬ ‫المهمــة‪ ،‬ت‬ ‫مــى‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫ضــن‪.‬‬ ‫عمــل تحليــل بيانــات‬ ‫ي‬ ‫اســتقصا� ُم ٍ‬ ‫ت‬ ‫«نقـــرح طريقـــةً بســـيطةً‬ ‫وتقـــول َصـــن‪:‬‬ ‫ومريحـــةً لتمثيـــل خصائـــص بنيـــة التغايـــر‬ ‫المش ـ تـرك ف� البيان ــات‪ ،‬أ‬ ‫الم ــر ال ــذي س ــوف‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫الممارســـن ف ي� اختيـــار النمـــوذج‬ ‫يســـاعد‬

‫ئ‬ ‫حصـــا� المناســـب للتغايـــرات‪ .‬وبشـــكل‬ ‫ال‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫خـــاص‪ ،‬تصلـــح هـــذه الطريقـــة للبيانـــات‬ ‫زمني ــا‪ ،‬كم ــا ه ــو‬ ‫مكاني ــا والوف ـ يـرة ًّ‬ ‫الش ــحيحة ًّ‬ ‫الحـــال عـــاد ًة ف ي� محطـــات الطقـــس‪ ،‬عـــى‬ ‫ســـبيل المثـــال»‪.‬‬ ‫ـ� رئيسـ ي ن‬ ‫وضعــت صــن وهوانــج نوعـ ي ن‬ ‫ـي� من‬ ‫أنمــاط التغايــر المشـ تـرك قيــد االعتبــار‪ ،‬همــا‬ ‫التناظــر وقابليــة الفصــل‪ .‬يعــن ي التناظــر أن‬ ‫العمليــات المكانيــة الزمانيــة يمكــن عكســها‪،‬‬ ‫أمــا قابليــة الفصــل فتــدل عــى أن ت‬ ‫ال�ابــط‬ ‫ن‬ ‫ن‬ ‫ـكا�‪.‬‬ ‫الزم ـ ي غـ يـر ذي صلــة بنظـ يـره المـ ي‬ ‫ت‬ ‫وتقــول َصــن‪« :‬إن افــراض اتســام التغاير‬ ‫ت‬ ‫المشــرك بالتناظــر أو قابليــة الفصــل يقــود‬ ‫أكــر تبســيطًا‪ ،‬وهــو مــا يعــن‬ ‫إىل نمــاذج ث‬ ‫ي‬ ‫أيضــا رسعــة الحســابات‪ .‬بيــد أن هــذا‬ ‫ً‬ ‫االفـ تـراض النموذجــي ال يتفــق ف ي� العــادة مــع‬ ‫الواقــع‪ ،‬أ‬ ‫المــر الــذي ينتــج عنــه ف ي� العــادة‬ ‫انخفــاض ف ي� دقــة التقديــرات والتنبــؤات»‪.‬‬ ‫اســتخدمت َصــن وهوانــج أســلوب تحليــل‬ ‫وظيفــي للبيانــات مــن أجــل بنــاء دوال‬ ‫ت‬ ‫المشــرك لسلســلة‬ ‫اختباريــة مــن التغايــر‬ ‫البيانــات الزمنيــة ي ن‬ ‫بــ� أزواج المواقــع‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ـ�‬ ‫ِّ‬ ‫وتلخــص هــذه الــدوال االختباريــة خاصيـ ي‬ ‫قابليــة الفصــل والتناظــر بصــورة فعالــة‪،‬‬ ‫كمــا يمكــن عرضهــا ف ي� شــكل رســومات‬ ‫ــرز درجــة عــدم‬ ‫توضيحيــة صندوقيــة تُ ب ِ‬ ‫قابليــة الفصــل والالتناظــر‪.‬‬ ‫ويقــول هوانــج‪« :‬لقــد طبقنــا هــذا‬ ‫أ‬ ‫ال ســلوب عــى المشــاهدات الجويــة‬ ‫ت‬ ‫الــ� جــرت محاكاتهمــا‬ ‫وبيانــات الطقــس ي‬ ‫مــن بعــض النمــاذج المناخيــة شــائعة‬ ‫و� أ‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫الــ� أوردتهــا‬ ‫االســتخدام‪ .‬ي‬ ‫المثلــة ي‬ ‫ف‬ ‫د را ســة لمنطقــة ي� شــما ل ا لمحيــط‬ ‫أ‬ ‫الطلنطــي‪ ،‬أوضحــت هــذه الطريقــة أن‬ ‫لرسعــة الريــاح ودرجــة ح ـرارة الســطح ب ـىن‬ ‫تغايــر مشـ تـرك‪ ،‬تتبايــن باختــاف الفصــول»‪.‬‬ ‫ـبيا‬ ‫ويمكــن حوســبة هــذا التمثيــل برسعة نسـ ًّ‬ ‫بالنســبة لعــدد قليــل مــن محطــات المراقبــة‪،‬‬ ‫ويذكــر الباحثــون أن الكفــاءة الحاســوبية يمكــن‬ ‫تحســينها ف ي� حالــة المحطــات كبـ يـرة العــدد عن‬ ‫طريــق تقســيم المشــكلة اىل مناطــق فرعيــة‪.‬‬ ‫غــر أن هــذه الطريقــة تظــل أدا ًة فعالــةً‬ ‫ي‬ ‫بمقدورهــا مســاعدة الممارسـ ي ن‬ ‫ـ� بدرجــة كبـ يـرة‪.‬‬ ‫‪Huang, H. & Sun, Y.‬‬ ‫‪Visualization and assessment‬‬ ‫‪of spatio-temporal covariance‬‬ ‫‪properties. Spatial Statistics‬‬ ‫‪(2017).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪21 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫ُﻳ َﻌﺪ اﻟﻬﺪف اﻟﺮﺋﻴﺴﻲ ﻟﻌﻠﻤﺎء‬ ‫اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء ﻓﻲ "ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺤﻔﺰ‬ ‫اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻲ" ﺑﺠﺎﻣﻌﺔ اﻟﻤﻠﻚ ﻋﺒﺪ‬ ‫اﻟﻠﻪ ﻟﻠﻌﻠﻮم واﻟﺘﻘﻨﻴﺔ )ﻛﺎوﺳﺖ(‬ ‫ﻫﻮ إﺣﺪاث ﺗﺄﺛﻴﺮ ﻋﺎﻟﻤﻲ ﻋﻦ‬ ‫ﻃﺮﻳﻖ ﺗﻄﻮﻳﺮ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﺣﻔﺰ‬ ‫ﻣﺴﺘﻘﺒﻠﻴﺔ‪ ،‬وﻣﻦ ﺑﻴﻨﻬﺎ ﻣﺼﺎدر‬ ‫اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﻤﺴﺘﺪاﻣﺔ اﻟﺨﺎﻟﻴﺔ ﻣﻦ‬ ‫اﻟﻜﺮﺑﻮن‪ ،‬واﻻﺳﺘﺨﺪام اﻷﻣﺜﻞ‬ ‫ﻟﻤﺼﺎدر اﻟﻮﻗﻮد اﻷﺣﻔﻮري‪،‬‬ ‫وﻳﺴﺘﺨﺪم‬ ‫واﻟﻤﻌﺎدن‪ ،‬واﻟﻤﻴﺎه‪ُ .‬‬ ‫ﻣﻔﺎﻋﻞ أﻓﺎﻧﺘﻴﻮم ﻋﺎﻟﻲ اﻹﻧﺘﺎﺟﻴﺔ‬ ‫ﻟﺘﻄﻮﻳﺮ ﻋﻮاﻣﻞ ﺣﻔﺰ ﺟﺪﻳﺪة‬ ‫ﻟﺘﺤﻮﻳﻞ ﺛﺎﻧﻲ أﻛﺴﻴﺪ اﻟﻜﺮﺑﻮن‪.‬‬ ‫إﻳﺮﻳﻨﺎ ﻳﺎروﻟﻴﻨﺎ‬

‫ﺑﺎﺣﺜﺔ ﻣﺎ ﺑﻌﺪ اﻟﺪﻛﺘﻮراة‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪KCC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫مواد تغير أشكالها عند‬ ‫امتصاص أشعة الشمس‬ ‫مواد بيروفسكايتية يتغير شكلها عند التعرض للضوء‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬

‫الب�وفســكايت‬ ‫حظيــت بلــورات ي‬ ‫يتغــر شــكلها‬ ‫وهــي مــادة بلوريــة‬‫ي‬ ‫بالكثــر مــن‬ ‫عنــد التعــرض للضــوء‪-‬‬ ‫ي‬ ‫االهتمــام؛ لكفاءتهــا ف ي� تحويــل ضــوء‬ ‫الشــمس إىل طاقــة كهربائيــة‪ ،‬لكــن‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫الــ�‬ ‫كشــفت البحــاث الجديــدة ي‬ ‫أجراهــا علمــاء بجامعــة الملــك عبــد‬ ‫هللا للعلــوم والتقنيــة (كاوســت)‬ ‫إمكانيــة اســتخدامها ف ي� أغ ـر ٍاض أخــرى‬ ‫بخــاف تصنيــع طبقــات تمتــص ضــوء‬ ‫الشــمس ف� أ‬ ‫اللواح الشمســية؛ إذ يمكن‬ ‫أن تشــكِّل ي أســاس عــدد مــن أ‬ ‫الجهــزة‬ ‫ٍ‬ ‫المبتكــرة ت‬ ‫الــ� تعمــل بالضــوء‪.‬‬ ‫تتعــرض يبعــض المــواد لتغــر �ف‬ ‫ي ُّ ي‬ ‫الداخــ�‪ ،‬ممــا يــؤدي إىل‬ ‫الجهــاد‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫حــدوث تغـ يـر ف ي� أشــكالها‪ ،‬وتُعــرف هذه‬ ‫ئ‬ ‫الضــو�‪.‬‬ ‫الخاصيــة باســم االنفعــال‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫ـ� تتســم‬ ‫وتتمـ يـر المــواد العضويــة الـ ي‬ ‫ئ‬ ‫ـو� بأكـ بـر تغـ ي ُّـر‬ ‫بخاصيــة االنفعــال الضـ ي‬ ‫حدوثــه حـ تـى آ‬ ‫الن‬ ‫ف ي� الشــكل تــم رصــد‬ ‫التغ� يعـ بـر عنه‬ ‫بســبب الضــوء‪ ،‬وهــذا ي‬ ‫معيــار يُعــرف باســم معامــل االنفعــال‬ ‫ئ‬ ‫وغ�‬ ‫الضو�‪ ،‬غـ يـر أن اســتجابتها بطيئة ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫مســتقرة ي� الظــروف المحيطــة‪.‬‬ ‫المواد البيروفسكايتية يتغير حجمها‬ ‫تعرضها للضوء‪.‬‬ ‫عند ُّ‬

‫درس جيــه آر هــاو هــي‪ ،‬أســتاذ‬ ‫الهندســة الكهربائيــة‪ ،‬وزمــاؤه مــن‬ ‫ئ‬ ‫ن‬ ‫ـو� ف ي�‬ ‫الباحثـ يـ� خاصيــة االنفعــال الضـ ي‬ ‫مجموعــة جديــدة مــن المــواد تســمى‬ ‫الب�وفســكايتية‪ .‬ويقــول جيــه‬ ‫المــواد ي‬ ‫الب�وفســكايتية مــن‬ ‫«المــواد‬ ‫آر هــاو‪:‬‬ ‫ي‬ ‫أهــم المــواد الضوئيــة»‪ .‬وقــد كشــفت‬ ‫أبحــاث الفريــق أن هنــاك المزيــد‬ ‫مــن الخصائــص الضوئيــة المدهشــة‬ ‫ف ي� هــذه المــواد بخــاف امتصــاص‬ ‫واختــر الباحثــون‬ ‫الطاقــة الشمســية‪.‬‬ ‫ب‬ ‫مــادة يب�وفســكايتية تســمى ‪،MAPbBr3‬‬ ‫واكتشــفوا أنهــا تتمتــع بمســتويات‬ ‫ئ‬ ‫الضــو�‪.‬‬ ‫فائقــة مــن االنفعــال‬ ‫ي‬ ‫مــن أجــل اختبــار ســمات االنفعــال‬ ‫ئ‬ ‫ـو� بصــورة شــاملة‪ ،‬طــور فريــق‬ ‫الضـ ي‬ ‫جديــد ا يســتخدم‬ ‫نهجــا‬ ‫ً‬ ‫البحــث ً‬ ‫قيــاس رامــان الطيفــي الــذي يفحــص‬ ‫تز‬ ‫اهــرازات الجزيئــات داخــل المــادة‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫ـو� عند‬ ‫تــؤدي خاصيــة االنفعــال الضـ ي‬ ‫الجهــاد‬ ‫الغمــر بالضــوء إىل‬ ‫تغيــر إ‬ ‫ي‬ ‫ـ� ف ي� المــواد‪ ،‬ومــن ثَــم تغيـ يـر‬ ‫الداخـ ي‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫الداخــ� لالهــرازات‪ .‬ومــن‬ ‫النمــط‬ ‫ي‬ ‫خــال قيــاس التحــوالت ف ي� إشــارة‬ ‫قيــاس رامــان الطيفــي عنــد وضــع‬ ‫ميكانيــ� ‪،‬‬ ‫المــادة تحــت ضغــط‬ ‫ي‬ ‫اســتطاع الفريــق تكييــف هــذا‬ ‫أ‬ ‫ال ســلوب الجديــد‪ ،‬ومــن ثَــم‬

‫«سمات‬ ‫االنفعال‬ ‫الضوئي القوية‬ ‫والمستقرة‬ ‫في المواد‬ ‫البيروفسكايتية‬ ‫تجعلها مفيدةً‬ ‫لالستخدام في‬ ‫تصنيع مجموعة‬ ‫من األجهزة‬ ‫المبتكرة»‪.‬‬

‫ف‬ ‫تأثــر‬ ‫اســتخدمه ي� تحديــد مقــدار ي‬ ‫ئ‬ ‫الضــو� ‪.‬‬ ‫االنفعــال‬ ‫ي‬ ‫يقــول تســو تشــياو وي‪ ،‬عضــو‬ ‫الفريــق‪« :‬لقــد أثبتنــا أن قيــاس رامــان‬ ‫الطيفــي الموقعــي مــع الفحــص‬ ‫المجهــري متحــد البــؤر يُعــد أدا َة‬ ‫ـبك‬ ‫توصيــف قويــةً لقيــاس التشــوه الشـ ي‬ ‫ت‬ ‫الــذا� المســتحث بالضــوء بطريقــة‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫قائــا‪« :‬المنهــج‬ ‫مالئمــة»‪ .‬وأضــاف‬ ‫نفســه يمكــن تطبيقــه لقيــاس االنفعــال‬ ‫الضــو� ف� المــواد أ‬ ‫ئ‬ ‫الخــرى»‪.‬‬ ‫ي ي‬ ‫وقــد أثبتــت الدراســات أن المــواد‬ ‫كبــر‬ ‫الب�وفســكايتية تتمتــع بمعامــل ي‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫الضــو� يســاوي ‪ 1.25‬ف ي�‬ ‫لالنفعــال‬ ‫ي‬ ‫المئــة‪ .‬وأثبــت الباحثــون كذلــك أن‬ ‫ئ‬ ‫ـو� ف ي� أي مــادة‬ ‫خاصيــة االنفعــال الضـ ي‬ ‫التأثــر‬ ‫يب�وفســكايتية تُعــزى جز ًّئيــا إىل‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫ئ‬ ‫الضــو�‪ ،‬وهــذه الظاهــرة‬ ‫ُلطــا�‬ ‫الف‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫هــي أســاس عمــل الخاليــا الشمســية‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫التلقــا� للشــحنات‬ ‫ويــؤدي التوليــد‬ ‫ي‬ ‫الموجبــة والســالبة عنــد غمــر المــواد‬ ‫الب�وفســكايتية بالضــوء إىل زيــادة‬ ‫ي‬ ‫اســتقطاب المــادة‪ ،‬ممــا يولــد الحركــة‬ ‫ف أ‬ ‫ت‬ ‫ـ� تتألــف منهــا المــادة‪.‬‬ ‫ي� اليونــات الـ ي‬ ‫ئ‬ ‫الضــو� القويــة‬ ‫ســمات االنفعــال‬ ‫ي‬ ‫الب�وفســكايتية‪،‬‬ ‫المــواد‬ ‫والمســتقرة ف ي�‬ ‫ي‬ ‫كمــا يقــول وي‪ ،‬تجعلهــا مفيــد ًة‬ ‫لالســتخدام ف ي� تصنيــع مجموعــة‬ ‫مــن أ‬ ‫الجهــزة المبتكــرة‪ .‬ويضيــف‪:‬‬ ‫«سنســتخدم هــذه المــواد لتصنيــع‬ ‫أ‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونية‬ ‫الجيــل الجديد مــن الجهــزة إ‬ ‫أ‬ ‫الضوئيــة‪ ،‬ت‬ ‫الــ� تتضمــن الجهــزة‬ ‫ي‬ ‫والغــاق عــن‬ ‫الالســلكية القابلــة للفتــح إ‬ ‫وغ�هــا مــن التطبيقــات ت‬ ‫الــ�‬ ‫بُعــد‪ ،‬ي‬ ‫ي‬ ‫يمكــن التحكــم فيهــا عــن بُعــد»‪.‬‬ ‫‪Wei, T.-C., Wang, H.- P., Li,‬‬ ‫‪T.-Y. & He, J.-H. Photostriction‬‬ ‫‪of CH3NH3PbBr3 perovskite‬‬ ‫‪crystals. Advanced Materials 29,‬‬ ‫‪1701789 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪23 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫أجهزة ذكية‬ ‫المتصاص‬ ‫الطاقة على‬ ‫مدار الساعة‬

‫تصميم مبتكر للصمامات الثنائية يستخدم‬ ‫النقل النفقي الكمي فائق السرعة لجمع‬ ‫طاقة األشعة تحت الحمراء من البيئة المحيطة‪.‬‬ ‫‪ 24‬أغسطس ‪2018‬‬

‫‪C E M S E‬‬

‫ت‬ ‫ـ� تصــل‬ ‫غالبيـ أـة أشــعة الشــمس الـ ي‬ ‫إىل الرض تتعــرض لالمتصــاص مــن‬ ‫جانــب أ‬ ‫الســطح والمحيطــات والغالف‬ ‫الجــوي‪ .‬ونتيجــةً لهذا االحـ تـرار‪ ،‬تنبعث‬ ‫أ‬ ‫الشــعة تحــت الحم ـراء باســتمرار مــن‬ ‫ين‬ ‫بماليــ�‬ ‫َــدر‬ ‫حولنــا‪ ،‬وهــي طاقــة تُق َّ‬ ‫الجيجــا واط ف ي� الثانيــة‪ .‬وقــد طــور‬ ‫ين‬ ‫الباحثــ� بجامعــة الملــك‬ ‫فريــق مــن‬ ‫عبــد هللا للعلــوم والتقنيــة (كاوســت)‬ ‫جهــازا يمكنــه االســتفادة مــن هــذه‬ ‫ً‬ ‫الطاقــة وكذلــك الحــرارة المفقــودة‬ ‫الناتجــة عــن العمليــات الصناعيــة‪،‬‬ ‫وذلــك مــن خــال تحويــل إشــارات‬ ‫موجيــة مدتهــا جــزء مــن الكوادريليــون‬

‫مــن الثانيــة إىل كهربــاء مفيــدة‪.‬‬ ‫بخــاف أ‬ ‫اللــواح الشمســية المقيــدة‬ ‫بالضــوء ف ي� ســاعات النهــار وظــروف‬ ‫الطقــس وأحــوال المنــاخ‪ ،‬يمكــن‬ ‫امتصاص ح ـرارة أ‬ ‫الشــعة تحــت الحمراء‬ ‫عــى مــدار ‪ 24‬ســاعة ف ي� اليــوم‪ .‬وتتمثــل‬ ‫إحــدى طــرق ذلــك ف ي� التعامل مــع فاقد‬ ‫الحـرارة أو حرارة أ‬ ‫الشــعة تحــت الحمراء‬ ‫كموجات كهرومغناطيســية عالية ت‬ ‫ال�دد‪.‬‬ ‫خصيصا‬ ‫وباســتخدام هوائيات مصممة‬ ‫ً‬ ‫لهــذا الغــرض‪ ،‬تُرســل الموجــات ت‬ ‫الــ�‬ ‫َ‬ ‫ي‬ ‫قــوم‪ ،‬يكــون ف ي�‬ ‫ُج َ‬ ‫معــت إىل جهــاز ُم ِّ‬ ‫ئ‬ ‫ثنــا� مــن‬ ‫المعتــاد عبــار ًة عــن صمــام ي‬ ‫أشــباه الموصــات‪ ،‬يحــول إالشــارات‬ ‫ئ‬ ‫ـا� ش‬ ‫مبا�ة‬ ‫المتناوبة إىل شــحنة تيار كهربـ ي‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫هوائيــات نانويــة عــى شــكل «رابطــة‬ ‫عنــق فراشــية الشــكل»‪ ،‬تســتخدم‬ ‫بــ� ذر ي ن‬ ‫طبقــةً عازلــةً رقيقــةً ي ن‬ ‫اعــ�‬ ‫ين‬ ‫ين‬ ‫متداخلــ�‪.‬‬ ‫معدنــ�‬ ‫يقول باحث ما بعد الدكتوراة‪،‬‬ ‫جاوراف جاياسوال‪« :‬الجزء أ‬ ‫ال ك�ث‬ ‫ئ‬ ‫الهوا� ذوي‬ ‫صعوبةً كان تداخل ذراعي‬ ‫ي‬ ‫الحجم النانوي‪ ،‬أ‬ ‫المر الذي تطلب‬ ‫محاذا ًة فائقة الدقة‪ ،‬ومن خالل الجمع‬ ‫ب� الحيل البارعة أ‬ ‫ين‬ ‫والدوات المتقدمة‬ ‫ف ي� وحدة التصنيع النانوية بالجامعة‪،‬‬ ‫استطعنا إنجاز هذه الخطوة»‪.‬‬

‫«ال يوجد صمام‬ ‫تجاري في العالم‬ ‫يستطيع أن‬ ‫يعمل بهذا التردد‬ ‫فائق السرعة»‪.‬‬

‫للبطاريــات أو أجهــزة الطاقــة‪.‬‬ ‫كان تحويــل تصميــم هــذه‬ ‫«الهوائيــات المقومــة» إىل أجهــزة‬ ‫صعبا‪ .‬فنظـ ًـرا إىل‬ ‫فعليــة ملموســة أمـ ًـرا ً‬ ‫أن انبعاثــات أ‬ ‫الشــعة تحــت الحمــراء‬ ‫تتســم بطــول موجــي صغـ يـر للغايــة‪،‬‬ ‫فإنهــا تحتــاج إىل هوائيــات ميكرويــة‬ ‫أو نانويــة ليــس مــن الســهل تصنيعهــا‬ ‫وبالضافــة إىل ذلــك‪،‬‬ ‫أو اختبارهــا‪ .‬إ‬ ‫تتذبــذب موجــات أ‬ ‫الشــعة تحــت‬ ‫الحمـراء برسعــة أعــى آالف المـرات من‬ ‫قــدرة أي مــادة شــبه موصلــة تقليديــة‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونــات عـ بـر نقطــة‬ ‫عــى تحريــك إ‬ ‫التوصيــل‪ .‬يقــول عاطف شــميم‪ ،‬مدير‬ ‫ش‬ ‫المــروع البحــث ي ‪« :‬ال يوجــد صمــام‬

‫يناقش الباحثون‬ ‫التداخل على المستوى‬ ‫النانوي بين ذراعي‬ ‫الهوائي (من اليسار‬ ‫إلى اليمين‪ :‬عزت‬ ‫ميريدوف‪ ،‬وجوراف‬ ‫جاياسوال‪ ،‬واألستاذ‬ ‫عاطف شميم)‪.‬‬

‫تجــاري ف ي� العالــم يســتطيع أن يعمــل‬ ‫بهــذا ت‬ ‫الــردد فائــق الرسعــة‪ .‬ولهــذا‬ ‫اتجهنــا إىل النقــل النفقــي الكمــي»‪.‬‬ ‫تعمــل أجهــزة النقــل النفقــي‪،‬‬ ‫ت‬ ‫الــ� تســتخدم‬ ‫كالصمامــات الثنائيــة ي‬ ‫ن‬ ‫مــاد ًة عازلــةً ي ن‬ ‫معدنــ� ‪ ،‬عــى‬ ‫بــ�‬ ‫ي‬ ‫تقويــم موجات أ‬ ‫الشــعة تحــت الحمراء‬ ‫ئ‬ ‫ـا� مــن خــال‬ ‫وتحويلهــا إىل تيــار كهربـ ي‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونــات عـ بـر حاجــز صغـ يـر‪.‬‬ ‫نقــل إ‬ ‫أ‬ ‫ولن ســمك هــذا الحاجــز يبلــغ نانوم�ات‬ ‫ُ‬ ‫ً‬ ‫واحـ ًـدا فقــط‪ ،‬بوســع هــذه الصمامــات‬ ‫الثنائيــة التعامــل مــع إشــارات الـ تـردد‬ ‫العاليــة ف ي� زمــن يصــل إىل فمتــو ثانيــة‪.‬‬ ‫ولتوليــد المجــاالت المكثفــة المطلوبــة‬ ‫للنقــل النفقــي‪ ،‬اتجــه الفريــق إىل‬

‫ئ‬ ‫الثنــا� الجديــد‬ ‫يســتطيع الصمــام‬ ‫ي‬ ‫الــذي يســتخدم معــادن ذات وظائــف‬‫مختلفــة‪ -‬التقــاط موجــات أ‬ ‫الشــعة‬ ‫ئ‬ ‫ـا� مقــداره‬ ‫تحــت الحم ـراء بجهــد كهربـ ي‬ ‫صفــر‪ ،‬وهــي مزية موفــرة للطاقــة تقوم‬ ‫بتشــغيل الجهــاز فقــط عنــد الحاجــة‪.‬‬ ‫وكشــفت تجــارب التعــرض أ‬ ‫للشــعة‬ ‫ئ‬ ‫ـا� نجح‬ ‫تحت الحم ـراء أن الصمــام الثنـ ي‬ ‫ف ي� اســتخالص الطاقــة مــن إالشــعاع‪،‬‬ ‫التأثــرات الحراريــة‪ ،‬كمــا‬ ‫وليــس مــن‬ ‫ي‬ ‫دل عــى ذلــك الجهــد الكهربـ ئ‬ ‫ـا� الناتــج‬ ‫ي‬ ‫المعتمــد عــى االســتقطاب‪.‬‬ ‫ويقــول شــميم‪« :‬هــذه هــي البداية‬ ‫وحســب‪ ،‬فنحــن مــا زلنــا ف ي� مرحلــة‬ ‫إثبــات المفهــوم‪ .‬وقــد يكــون لدينــا‬ ‫ماليــ� مــن هــذه أ‬ ‫ين‬ ‫الجهــزة‬ ‫يومــا مــا‬ ‫ً‬ ‫النتــاج الشــامل‬ ‫معــا لتعزيــز إ‬ ‫متصلــة ً‬ ‫للطاقــة الكهربائيــة»‪.‬‬ ‫‪Jayaswal, G., Belkadi, A.,‬‬ ‫‪Meredov, A., Pelz, B., Moddel,‬‬ ‫‪G. & Shamim, A. Optical‬‬ ‫‪rectification through an Al2O3‬‬ ‫‪based MIM passive rectenna at‬‬ ‫‪28.3 THz. Materials Today‬‬ ‫‪Energy 7, 1–9 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪25 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫نموذج جديد لزيادة‬ ‫أرباح محطات الطاقة‬

‫مخطط للتحسين قائم على المخاطر يعزز الثقة والربحية في‬ ‫محطات الطاقة المستقبلية التي تستخدم تكنولوجيات مختلطة‪.‬‬ ‫‪C E M S E | P S E‬‬

‫قــد يســاعد مخطــط للموازنــة ي ن‬ ‫بــ� المخاطــر ف ي� تحقيــق مزايــا‬ ‫القــدرة عــى المــزج ي ن‬ ‫بــ� تكنولوجيــات الطاقــة التكامليــة‪ ،‬مثــل‬ ‫التوليــد الحـراري‪ ،‬وطاقــة الريــاح‪ ،‬وتخزيــن الطاقــة‪ .‬وتتضمــن هذه‬ ‫المزايــا تقليــل التكاليــف الرأســمالية‪ ،‬وتوفـ يـر الطاقــة بوســائل فعالــة‬ ‫ورسيعــة عنــد الحاجــة إليهــا‪ ،‬مــع االســتفادة ف ي� الوقــت نفســه مــن‬ ‫تكنولوجيــات الطاقــة المتجــددة‪.‬‬ ‫إن رفــع كفــاءة تشــغيل محطــة طاقــة تعمــل بتكنولوجيــات‬ ‫مختلطــة أمــر أســاس ؛ ت‬ ‫مربحــا‬ ‫حــى يصبــح توليــد الطاقــة ً‬ ‫ي‬ ‫ـذا أ‬ ‫ث‬ ‫المــر أكــر تعقيـ ًـدا بكثـ يـر مــن محطــات‬ ‫ومضمونًــا‪ .‬غـ يـر أن هـ‬ ‫ت‬ ‫الــ� تعمــل بتكنولوجيــا واحــدة؛ بســبب التذبــذب‬ ‫الطاقــة ف ي‬ ‫تز‬ ‫الم�امــن ي� التوليــد‪ ،‬الناتــج عــن عــدم تجانــس قــوة الريــاح عــى‬ ‫ف‬ ‫ســبيل المثــال‪ ،‬وكذلــك التذبــذب ي� مســتويات تخزيــن الطاقــة‪،‬‬ ‫وأســعار الكهربــاء ف ي� الســوق‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ورغــم ت‬ ‫اق�اح خطــط لتحسـ ي ن‬ ‫ـ� محطــات الطاقــة االف�اضيــة هذه‪،‬‬ ‫ف‬ ‫صارمــا محايـ ًـدا للمخاطــر ي� التعامــل‬ ‫منحــى ً‬ ‫تســلك الخطــط الحاليــة ً‬ ‫ف‬ ‫مع الشــكوك وعــدم اليقـ ي ن‬ ‫ـ� ي� ظــروف المســتقبل‪.‬‬ ‫آ‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫والن‪ ،‬مــن خــال دمــج مــؤ�ات الخطــر ي� برنامــج فعــال لرفع‬ ‫كفــاءة تشــغيل محطــات الطاقــة ت‬ ‫االف�اضيــة‪ ،‬نجــح ريــكاردو ليمــا‪،‬‬ ‫وزميــاه عمــر كنيــو‪ ،‬وإبراهيــم حطيــط مــن جامعــة الملــك عبــد‬ ‫هللا للعلــوم والتقنيــة (كاوســت) ف ي� تطويــر منصــة تتيــح تعديــل‬ ‫قــدر أفضــل مــن الموثوقيــة والربحيــة‪.‬‬ ‫النظــام بغيــة تحقيــق ٍ‬ ‫ويـ شـرح ليمــا هــذا االمــر قائــا‪« :‬مصــادر الطاقــة المتجــددة غـ يـر‬ ‫مضمونــة بطبيعتهــا‪ .‬فتشــغيل هــذه المصــادر وتفاعلهــا مــع ســوق‬ ‫ـ� أ‬ ‫الكهربــاء يــؤدي إىل شــكوك ف� كيفيــة تحسـ ي ن‬ ‫الربــاح عــى النحــو‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫المثــل»‪ .‬ويقــول حطيــط‪« :‬يســاعدنا هــذا المنهــج ف ي� االســتفادة‬ ‫مــن تجميعــات الريــاح بنــاء عــى نمــاذج التنبــؤ بالطقــس‪ ،‬وكذلــك‬ ‫تفســر الشــكوك الكامنــة ف ي� التوقعــات المســتقبلية»‪.‬‬ ‫ي‬ ‫المشــكلة ت‬ ‫الــ� درســها فريــق كنيــو هــي رفــع كفــاءة العمليــات‬ ‫ي‬ ‫والمشــاركة ف� ســوق الكهربــاء ف� محطــة طاقــة ت‬ ‫اف�اضيــة تشــمل‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫وحــدة حراريــة‪ ،‬مثــل محطــة الطاقــة التقليديــة الـ ت‬ ‫ـ� تعمــل بالغــاز‪،‬‬ ‫ي‬

‫‪ 26‬أغسطس ‪2018‬‬

‫اﻷوﻟﻰاﻷوﻟﻰ‬ ‫اﻟﻤﺮﺣﻠﺔاﻟﻤﺮﺣﻠﺔ‬ ‫ﻗﺮاراتﻗﺮارات‬ ‫ﺟﺪوﻟﺔ ذاﺗﻴﺔ‬ ‫ﺟﺪوﻟﺔ ذاﺗﻴﺔ‬ ‫ﺗﻌﺎﻗﺪات آﺟﻠﺔ‬ ‫ﺗﻌﺎﻗﺪات آﺟﻠﺔ‬

‫اﻟﺜﺎﻧﻴﺔ اﻟﺜﺎﻧﻴﺔ‬ ‫اﻟﻤﺮﺣﻠﺔاﻟﻤﺮﺣﻠﺔ‬ ‫ﻗﺮاراتﻗﺮارات‬

‫اﻟﻬﻴﺪروﻟﻴﻜﻴﺔ‬ ‫اﻟﻬﻴﺪروﻟﻴﻜﻴﺔ‬ ‫اﻟﻤﻀﺨﺔاﻟﻤﻀﺨﺔ‬ ‫وﺣﺪة وﺣﺪة‬ ‫اﻟﺘﺠﻤﻴﻊاﻟﺘﺠﻤﻴﻊ‬ ‫ﻓﻲ ﻣﺮﻛﺰ‬ ‫ﻣﺮﻛﺰ‬ ‫اﻟﻄﺎﻗﺔ‬ ‫ﻟﺘﺨﺰﻳﻦ ﻓﻲ‬ ‫ﻟﺘﺨﺰﻳﻦ اﻟﻄﺎﻗﺔ‬

‫أﺳﺒﻮع واﺣﺪ‬ ‫أﺳﺒﻮع واﺣﺪ‬

‫ومزرعــة ريــاح‪ ،‬ووحــدة هيدروليكيــة‬ ‫مــزودة بمضخــة لتخزيــن الطاقــة‪ .‬إن‬ ‫هــدف عمليــة الحســاب هــو التنبــؤ‬ ‫ﻗﺮارواﺣﺪة‬ ‫ﻗﺮار ﺳﺎﻋﺔ‬ ‫ﺳﺎﻋﺔ واﺣﺪة‬ ‫المثــى الناتجــة للوحــدة‬ ‫بالطاقــة ُ‬ ‫الحراريــة‪ ،‬ومدخالت‪/‬مخرجات الوحدة‬ ‫الهيدروليكيــة‪ ،‬مــع مراعــاة تذبــذب‬ ‫أحــوال الريــاح وأســعار الكهربــاء ف ي�‬ ‫ـ� أ‬ ‫الســوق‪ ،‬مما يــؤدي إىل تحسـ ي ن‬ ‫الرباح‬ ‫خــال الســاعات القليلــة المقبلــة‪.‬‬ ‫يقــول ليمــا‪« :‬المشــكلة أ‬ ‫الساســية‬ ‫دائمــا الموازنــة‬ ‫لرفــع الكفــاءة هــي ً‬ ‫ين‬ ‫بــ� مســتوى تفاصيــل النمــوذج‬ ‫والقــدرة عــى الحصــول عــى حلــول‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫المــروع‬ ‫و� هــذا‬ ‫مثاليــة منــه‪ .‬ي‬ ‫البح ـث ي ‪ ،‬نقـ تـرح مناهــج فعالــة لحــل‬ ‫كبــرة وتوســيع حــدود‬ ‫مشــكالت ي‬ ‫أحجــام المشــكالت ت‬ ‫الــ� يمكننــا‬ ‫يتمثل التحدي في الرفع كفاءة‬ ‫ي‬ ‫العمليات والمشاركة في‬ ‫حســا� معقــول»‪.‬‬ ‫حلهــا ف ي� وقــت‬ ‫بي‬ ‫سوق الكهرباء في محطة طاقة‬ ‫هــذه مشــكلة تتعلــق بالعمليــات‬ ‫افتراضية تتكون من وحدة حرارية‪،‬‬ ‫ت‬ ‫ـ� تحتوي‬ ‫الحســابية واســعة النطاق الـ ي‬ ‫مثل محطة طاقة تقليدية تعمل‬ ‫عــى عــدة متغـ يـرات حـ تـى قبل حســاب‬ ‫بالغاز‪ ،‬ومزرعة رياح‪ ،‬ووحدة مضخة‬ ‫المخاطــر‪ ،‬ممــا يطــرح تحديــات‬ ‫هيدروليكية لتخزين الطاقة‪.‬‬ ‫جســيمة ف ي� ســبيل العثــور عــى الحــل‬ ‫أ‬ ‫الدق‪ .‬ومــن أجــل دراســة التعقيــد‬ ‫ف‬ ‫ـا� ف ي� المخاطــر‪ ،‬كان عــى الفريق‬ ‫إ‬ ‫الضـ ي‬ ‫ـا� فعــال‪ ،‬وهــو مــا حققــوه مــن خــال حســاب‬ ‫تطويــر مخطــط حسـ يب‬ ‫الجزءيــن عــى التــوازي‪ .‬والنتيجــة هــي إطــار عمــل يمكنــه اســتيعاب‬ ‫المناهــج المحافظة المتحاشــية للمخاطــر والمناهج النشــطة الباحثة‬ ‫عــن المخاطــر من أجــل تعظيــم أربــاح محطــات الطاقــة ت‬ ‫االف�اضية‪.‬‬ ‫ويقــول ليمــا‪« :‬يدعــم نمــوذج رفــع الكفــاءة الخــاص بنــا‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫ﻳﻮم واﺣﺪ‬

‫ﺗﻮزﻳﻊ اﻟﻮﺣﺪة اﻟﺤﺮارﻳﺔ‬ ‫ﺑﻴﻊ وﺷﺮاء اﻟﻜﻬﺮﺑﺎء ﻓﻲ‬ ‫ﻣﺮﻛﺰ اﻟﺘﺠﻤﻴﻊ‬

‫ﺗﻮزﻳﻊ وﺣﺪة اﻟﻤﻀﺨﺔ‬ ‫اﻟﻬﻴﺪروﻟﻴﻜﻴﺔ ﻟﺘﺨﺰﻳﻦ اﻟﻄﺎﻗﺔ‬

‫ﺗﻌﺎﻗﺪات آﺟﻠﺔ‬

‫ﺟﺪوﻟﺔ ذاﺗﻴﺔ‬ ‫ﺗﻌﺎﻗﺪات آﺟﻠﺔ‬

‫«الهدف هو الموازنة بين مستوى‬

‫تفاصيل النموذج والقدرة على‬

‫الحصول على حلول مثالية منه»‪.‬‬

‫حســا ب ا لقــرا را ت ا لمتحا شــية‬ ‫ت‬ ‫الــ� تأخــذ ف ي� اعتبارهــا‬ ‫للمخاطــر أ ي‬ ‫انخفــاض الربــاح بســبب الشــكوك‬ ‫ف ي� توليــد طاقــة الريــاح وأســعار‬ ‫الكهربــاء ف ي� المســتقبل»‪.‬‬ ‫‪Lima, R. M., Conejo, A.J.,‬‬ ‫‪Langodan, S., Hoteit, I.‬‬ ‫‪& Knio, O.M. Risk-averse‬‬

‫‪formulations and methods for a virtual power‬‬ ‫‪plant. Computers and Operations Research 96,‬‬ ‫‪350-373 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪27 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫في المقهى العلمي «علم االستدامة» الذي أقامته جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)‪ ،‬يناقش ثالثة علماء من خلفيات تخصصية مختلفة كيفية ارتباط االستدامة‬ ‫بأبحاثهم من خالل رابط الطاقة‪ ،‬والمياه‪ ،‬والغذاء‪ .‬من اليسار إلى اليمين‪ :‬جون تاناسي (منسق الحلقة النقاشية)‪ ،‬ومارك تيستر‪ ،‬وتوروف ليكنيس‪ ،‬وتاديوس باتزيك‪.‬‬

‫سؤال‬ ‫االستدامة‬ ‫واختالف‬ ‫التعريفات‬

‫عالِ م نباتات‪ ،‬واختصاصي في المياه‪،‬‬ ‫ومهندس بترول يتحاورون في حلقة‬ ‫تعرف االستدامة؟»‪.‬‬ ‫نقاشية حول «كيف ُّ‬

‫ليــس مــن الســهل تعريــف مصطلــح‬ ‫االســتدامة‪ ،‬أ‬ ‫والصعــب أن توضــع‬ ‫موضــع التطبيــق‪ .‬ناقــش ثالثــة علمــاء‬ ‫ف ي� جامعــة الملــك عبــد هللا للعلــوم‬ ‫والتقنيــة (كاوســت) مــن خلفيــات‬ ‫تخصصيــة مختلفــة ارتبــاط االســتدامة‬ ‫بأبحاثهــم مــن خــال رابــط الطاقــة‪،‬‬ ‫والميــاه‪ ،‬والغــذاء‪.‬‬ ‫مســرة مهنيــة‬ ‫لــدى تــاد باتزيــك ي‬ ‫مهندســا ف ي� البـ تـرول والكيميــاء‪،‬‬ ‫بوصفــه‬ ‫ً‬ ‫ز‬ ‫ـخصا‬ ‫ف�‬ ‫ـاره‬ ‫ـ‬ ‫باعتب‬ ‫وأيضــا‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫يائيا‪ .‬ولكونه شـ ً‬ ‫ًّ‬ ‫‪ 28‬أغسطس ‪2018‬‬

‫مليــا‬ ‫يعمــل بمــوارد محــدودة فقــد فكــر ًّ‬ ‫ف ي� االســتدامة‪ ،‬وهــي تع ـن ي لــه الجــودة‬ ‫واالســتمرارية‪ .‬يقــول‪« :‬مــن الممكــن أن‬ ‫تكــون العمليــة الدوريــة مســتدامة إذا‬ ‫حافظنــا عــى اســتمرارها أ‬ ‫’للبــد‘ دون‬ ‫وأيضــا إذا كانــت البيئة‬ ‫فقــدان الجــودة‪ً ،‬‬ ‫ت‬ ‫ـ� تُ ِلقــي فيهــا هــذه العمليــة الدورية‬ ‫الـ ي‬ ‫بمخلَّفاتهــا محافظــة عــى ســامتها‬ ‫أ‬ ‫الجــ� أن‬ ‫للبــد»‪ .‬ويوضــح أنــه مــن‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫اســتخراج الوقــود الحفــوري ليــس‬ ‫عمليــةً دوريــة‪ ،‬ولهــذا فإنــه ال يمكــن‬

‫مســتداما‪ .‬ويضيــف ً‬ ‫قائــا‪:‬‬ ‫أن يكــون‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫ـ� غـ يـر قابلــة لالســتمرار عــى‬ ‫«إن مهنـ ي‬ ‫الطــاق بــكل المقاييــس‪ .‬فالمجــال‬ ‫إ‬ ‫ف‬ ‫خطـ ٌّـي بالكامــل ويسـ يـر ي� اتجــاه واحــد؛‬ ‫حقــل للنفــط‪ ،‬ثــم‬ ‫إذ تبــدأ تشــغيل‬ ‫ٍ‬ ‫تنتــج النفــط‪ ،‬ثــم ينتهــي هــذا النفــط»‪.‬‬ ‫ولهــذا نحتــاج إىل االقتصــاد ت‬ ‫وال�شــيد‬ ‫ف� اســتخدام الوقــود أ‬ ‫الحفــوري‪ ،‬وأن‬ ‫ي‬ ‫نجعلــه فقــط لالســتخدامات عاليــة‬ ‫ت‬ ‫ـ� تتطلــب هــذا ح ًّقــا؛ فنحــن‬ ‫القيمــة الـ ي‬ ‫بحاجــة إىل أن نبحــث عن بدائــل للوقود‬ ‫أ‬ ‫الحفــوري الحتياجاتنــا اليوميــة»‪.‬‬ ‫ت‬ ‫تيســر فيصــف نفســه‬ ‫أمــا مــارك‬ ‫بأنــه «مجــرد رجــل مختــص بالنباتــات»‬ ‫يســتخدم معرفتــه بالنباتــات لتطويــر‬ ‫محاصيــل ث‬ ‫أكــر اســتدامة‪ .‬ويقــول‪:‬‬ ‫«تعريفــي لالســتدامة هــو أنهــا جهــد‬ ‫مبــذول عــى المســتوى العالمــي‬ ‫والبيولوجي لمســاعدة النــاس عىل فعل‬ ‫مــا يفعلونــه إىل أ‬ ‫التســبب ف ي�‬ ‫البــد دون‬ ‫ُّ‬ ‫تدهــور الكوكب ومــوارده»‪ .‬يميل تيسـ تـر‬ ‫إىل ربــط أ‬ ‫البحــاث بالحيــاة اليوميــة‪،‬‬ ‫ن‬ ‫ويفعــل هــذا مــن خــال تحسـ يـ� فهــم‬ ‫كيفيــة عمــل النباتــات وطريقتهــا ف ي�‬ ‫التكيــف‪ .‬وعــن ذلــك يقــول‪« :‬أريــد‬ ‫تحمــل بعــض‬ ‫أن أعــرف الســبب وراء ُّ‬

‫النباتــات للملوحــة‪ .‬تضــم المناطــق‬ ‫الســاحلية مجموعــات مــن النباتــات‬ ‫ت‬ ‫الــ� نجدهــا ف ي�‬ ‫مختلفــة عــن تلــك ي‬ ‫ت‬ ‫ـ�‬ ‫المناطــق الداخليــة‪ :‬فمــا الجينــات الـ ي‬ ‫ت‬ ‫ـ� تفتقر‬ ‫تملكهــا النباتــات الســاحلية فوالـ ي‬ ‫ت‬ ‫ـ� تنمــو ي� المناطــق‬ ‫إليهــا النباتــات الـ ي‬ ‫ت‬ ‫اهتمامــا‬ ‫يــول تيســر‬ ‫ً‬ ‫الداخليــة؟»‪ ،‬ي‬ ‫خاصــا لمعرفــة كيفيــة اختــاف النباتات‬ ‫ًّ‬ ‫المتكيفــة مــع الحيــاة ف ي� المناطــق‬ ‫ت‬ ‫الــ� تنمــو ف ي�‬ ‫الداخليــة عــن النباتــات ي‬ ‫المناطــق الســاحلية وكيــف يمكــن لهــذا‬ ‫أن يســاعد ف ي� زراعــة المحاصيــل ف ي�‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫تيســر‬ ‫ال�بــة الصحراويــة‪ .‬ويتســاءل‬ ‫ت‬ ‫ـ� تتخذهــا‬ ‫قائـ ًـا‪« :‬مــا المفاضــات الـ ي‬ ‫ـ� تعيــش ف ي� بيئــة ملحيــة؟‬ ‫النباتــات لـ ي‬ ‫يمكننــا اســتخدام تلــك المعرفــة‬ ‫لمســاعدة النباتــات عــى الحفــاظ عــى‬ ‫نموهــا عندمــا تكــون الظــروف ن‬ ‫أد� مــن‬ ‫مســتوياتها المثــى‪ ،‬مثــل االنخفــاض �ف‬ ‫ُ‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫الني� ي ن‬ ‫وجــ� أو الفوســفور‪ ،‬أو بخاصــة‬ ‫عنــد نــدرة الميــاه أو ملوحتهــا»‪.‬‬ ‫العالـــم الثالـــث هـــو تـــوروف‬ ‫ِ‬ ‫ليكني ــس‪ ،‬وه ــو مهن ــدس بيــيئ يُعــىن‬ ‫ي‬ ‫باس ــتدامة المي ــاه‪ ،‬ويش ــتمل تعريف ــه‬ ‫عـــى مفاهيـــم التنميـــة االجتماعيـــة‬ ‫واالقتصاديـــة ف ي� إطـــار مـــن الحمايـــة‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫البيئي ــة‪ .‬ولكنن ــا‪ ،‬وف ــق قول ــه‪ ،‬بحاج ــة‬ ‫تأمـــل مـــا يحـــدث ف ي� المجتمـــع‪،‬‬ ‫إىل ُّ‬ ‫وإىل إدراك المنظومـــة المعقـــدة‬ ‫ت‬ ‫الـــي تتضمـــن ًّكل مـــن المجتمـــع‬ ‫ي‬ ‫وا لطبيعـــة ‪ .‬يوضـــح ليكنيـــس‬ ‫أ‬ ‫ً‬ ‫النمائيـــة‬ ‫قائـــا‪ « :‬تبـــدأ الهـــداف إ‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ُ‬ ‫(الـــي أرســـيت بعـــد قمـــة‬ ‫لللفيـــة‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫أ‬ ‫المـــم المتحـــدة لللفيـــة ف ي� عـــام‬ ‫‪ )2000‬بالقضـــاء عـــى الفقـــر؛ ألن‬ ‫هـــذا يرجـــع إىل النمـــو االقتصـــادي‬ ‫واالجتماعـــي وحمايـــة البيئـــة»‪.‬‬ ‫ين‬ ‫االختصاصيـــن‬ ‫رغـــم أن هـــؤالء‬ ‫الثالثــة لديهــم درجــات شــدة مختلفــة‬ ‫ف ي� تعريفهـــم لالســـتدامة‪ ،‬فإنهـــم‬ ‫تغيـــر‬ ‫جميعـــا يتفقـــون عـــى ض�ورة‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫أ‬ ‫النمــاط الســائدة للتقييــم المجتمعــي‬ ‫للم ــوارد الطبيعي ــة‪ .‬ويع ــارض باتزي ــك‬ ‫التصـــور الشـــائع بإعطـــاء النمـــو‬ ‫أولويـــة عـــى الحفـــاظ عـــى البيئـــة‪.‬‬ ‫ويزع ــم ب ــأن أولوياتن ــا كله ــا خاطئ ــة‪،‬‬ ‫ويق ــول‪« :‬نح ــن بحاج ــة إىل أن نض ــع‬ ‫البيئ ــة ف� المق ــام أ‬ ‫الول‪ ،‬وبع ــد ذل ــك‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫بقيـــة أ‬ ‫ت‬ ‫المـــور الخـــرى»‪.‬‬ ‫تـــأ�‬ ‫ي‬ ‫يقــول باتزيــك‪« :‬الخدمــات‬ ‫البيئيــة مثــل ميــاه ش‬ ‫الــرب ليســت‬ ‫متاحــةً إىل أ‬ ‫البــد‪ ،‬وال يمكــن إســاءة‬ ‫أ‬ ‫اســتعمالها للبــد‪ .‬الكثـ يـر مــن الميــاه‬ ‫ت‬ ‫يــأ� عــن طريــق التحليــة‪ ،‬ولكننــا ال‬ ‫ي‬ ‫ننظــر إىل تكلفــة إنتــاج هــذه الميــاه‪.‬‬ ‫إذ نهــدر ذلــك المــاء كل يــوم‪ ،‬وهــذا‬ ‫إهــدارا للطاقــة»‪.‬‬ ‫يعــد‬ ‫ً‬ ‫يتفــق ليكنيــس مــع أهميــة وضــع‬ ‫ٍّكل مــن مقــدار الطاقــة الالزمــة إلنتــاج‬ ‫الميــاه ومقــدار الميــاه الالزمــة إلنتــاج‬ ‫الطاقــة ف ي� االعتبــار‪ .‬ويقــول‪« :‬لكــن‬ ‫أيضــا مراعــاة إدراج الغــذاء‬ ‫مــن المهــم ً‬ ‫ف ي� هــذه العالقــة‪ ،‬خاصــةً ألنــه مــن‬ ‫المتوقــع أن يعيــش ‪ %75‬مــن ســكان‬ ‫العالــم‪ ،‬آ‬ ‫الخــذ ف� ت ز‬ ‫ال�ايــد‪ ،‬ف ي� المناطق‬ ‫ي‬ ‫الح�ض ية‪ ،‬وشــبه الح�ض يــة‪ ،‬والمناطق‬ ‫المجــاورة لها بحلــول عــام ‪ .2050‬ومن‬ ‫أ‬ ‫الهميــة بمــكان بحــث عالقــة تتضمــن‬ ‫الطاقــة‪ ،‬والميــاه‪ ،‬والغــذاء»‪.‬‬ ‫نز ف‬ ‫«� هــذه البيئات‬ ‫ويســتطرد ليكـ ‪ :‬ي‬ ‫الح�ض يــة أنــت بحاجــة إىل الميــاه‪،‬‬ ‫أيضــا‬ ‫والطاقــة‪ ،‬والغــذاء‪ ،‬ولكــن ً‬ ‫لديــك ميــاه باهظــة التكلفــة تتبــدد‬ ‫ف ي� صــورة مخلفــات‪ .‬لدينــا إذًا مــورد‬ ‫ف‬ ‫ـال عــى‬ ‫ال يُن َظــر إليــه ي� الوقــت الحـ ي‬

‫أنــه مــورد ويمكــن اســتخدامه‪ .‬تتطلــب‬ ‫الزراعــة أكـ بـر قــدر مــن مصــادر الميــاه‬ ‫ـب‬ ‫العذبــة‪ ،‬لــذا فــإن اهتمامــي ُمنصـ ٌّ‬ ‫عــى التشــابك ي ن‬ ‫بــ� الميــاه والغــذاء‪،‬‬ ‫والتســاؤل عمــا إذا كان يمكننــا‬ ‫اســتعادة المــاء ف ي� البيئــة العمرانيــة‬ ‫لصالــح الزراعــة الح�ض يــة»‪.‬‬ ‫ت‬ ‫تيســر مــع كــون الميــاه‬ ‫يتفــق‬ ‫ض‬ ‫تركــرا قو يًّــا مــن ناحيــة‬ ‫ي زً‬ ‫تقتــ ي‬ ‫االســتدامة‪ .‬ويقــول‪« :‬إننــا غافلــون‬ ‫عــن كارثــة مــن ناحيــة ٍّكل مــن الميــاه‬ ‫الجوفيــة والميــاه الســطحية‪ .‬أريــد‬ ‫تطويــر نظــام جديــد للزراعــة يمكننــا‬ ‫فيــه إيقــاف اعتمــاد الــري عــى‬ ‫ت‬ ‫الــ� يجــب قرصهــا‬ ‫الميــاه العذبــة‪ ،‬ي‬

‫اتفق العلماء‬ ‫على ضرورة‬ ‫تغيير األنماط‬ ‫السائدة للتقييم‬ ‫المجتمعي‬ ‫للموارد الطبيعية‪.‬‬ ‫عــى اســتخدامات أعــى قيمــة‪ ،‬وأن‬ ‫عوضــا عــن ذلــك ميــاه‬ ‫نســتخدم ً‬ ‫ف‬ ‫ـال‬ ‫مالحــة غـ يـر صالحــة ي� الوقــت الحـ ي‬ ‫للزراعــة»‪ .‬فــإذا أمكننــا اســتخدام‬ ‫هــذه الميــاه دون اســت�نز اف جــودة‬ ‫ت‬ ‫ال�بــة وجــودة الميــاه‪ ،‬عندئـ ٍـذ يمكننــا‬ ‫أن نجعــل مــوارد المــاء أكـ ثـر اســتدامة‪.‬‬ ‫إذن‪ ..‬فعندمــا يجتمــع عا ِلــم ف ي�‬ ‫واختصــاص ف ي� الميــاه‪،‬‬ ‫النباتــات‪،‬‬ ‫ي‬ ‫ومهنــدس ت‬ ‫بــرول ف ي� حلقــة نقاشــية‪،‬‬ ‫فمــن المؤكــد أن أ‬ ‫خطــر‪.‬‬ ‫المــر جــد‬ ‫ي‬ ‫نحــن بحاجــة إىل النظــر جديًّــا ف ي�‬ ‫كيفيــة تقديرنــا لقيمــة النفــط والميــاه‪،‬‬ ‫تغيــرات عــى‬ ‫والغــذاء‪ ،‬وإجــراء‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫المحــ� والعالمــي‪.‬‬ ‫المســتوي�‬ ‫ي‬ ‫‪This article is based on a Sci‬‬‫‪Café event held at KAUST on 21‬‬ ‫‪February 2018: The Science of‬‬ ‫‪Sustainability‬‬ ‫‪bit.ly/sustainabilityscicafe‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪29 d isc ove r y. k a u st. e d u . sa‬‬

‫اﻟﻤﻘﻬﻰ اﻟﻌﻠﻤﻲ ﻫﻮ ﻧﻘﺎش‬ ‫ﺗﻔﺎﻋﻠﻲ ﺑﻴﻦ ﻋﻠﻤﺎء ﺟﺎﻣﻌﺔ‬ ‫اﻟﻤﻠﻚ ﻋﺒﺪ اﻟﻠﻪ ﻟﻠﻌﻠﻮم‬ ‫واﻟﺘﻘﻨﻴﺔ )ﻛﺎوﺳﺖ(‪ ،‬وأﻓﺮاد‬ ‫اﻟﻤﺠﺘﻤﻊ‪ ،‬واﻟﺠﻤﻬﻮر اﻟﻤﺘﺎﺑﻊ‬ ‫ﻣﺒﺎﺷﺮةً ﻋﻠﻰ ﻓﻴﺴﺒﻮك ﻓﻲ‬ ‫إﻃﺎر ﻏﻴﺮ رﺳﻤﻲ‪.‬‬ ‫وﻳﺤﺚ اﻟﻤﻘﻬﻰ أﻓﺮاد اﻟﺠﻤﻬﻮر‬ ‫ﻋﻠﻰ ﻃﺮح اﻷﺳﺌﻠﺔ واﺳﺘﺠﻼء‬ ‫ﻛﻴﻔﻴﺔ ﺣﻞ اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ‬ ‫ﻣﺘﻌﺪد اﻟﺘﺨﺼﺼﺎت ﻟﻠﺘﺤﺪﻳﺎت‬ ‫اﻟﻤﺎﺛﻠﺔ ﻋﻠﻰ أرض اﻟﻮاﻗﻊ ﻓﻲ‬ ‫ﻋﺎﻟﻤﻨﺎ اﻟﻤﻌﺎﺻﺮ‪.‬‬

‫اﻧﻀﻢ إﻟﻰ اﻟﻨﻘﺎش ﺣﻮل ﻛﻴﻔﻴﺔ ﺗﺨﻄﻴﻂ‬ ‫أﻋﻀﺎء ﻫﻴﺌﺔ اﻟﺘﺪرﻳﺲ ﻓﻲ ﻛﺎوﺳﺖ‬ ‫إﻟﻰ ﻋﺎﻟﻢ اﻟﻐﺪ ﻣﻦ ﺧﻼل أﺑﺤﺎﺛﻬﻢ‪.‬‬ ‫‪@kaustofficial/facebook live‬‬

‫حلول الطاقة‪ /‬االبتكار‬

‫بطاريات زنك قابلة‬ ‫إلعادة الشحن‬

‫تقنية تركيب أكاسيد متعددة الطبقات بواسطة موجات الميكروويف‬ ‫القصيرة‪ ،‬تتيح إنتاج بطاريات أيون‪-‬زنك مائية عالية القدرة‬ ‫‪P S E‬‬

‫يمكـن أ‬ ‫لل كاسـيد المتعـددة الطبقـات أن تشـكل‬ ‫أ‬ ‫السـاس إلنتاج مواد عالية الكفاءة تُصنـع منها أقطاب‬ ‫ين‬ ‫الباحثـ� ف ي� جامعة‬ ‫البطاريـات‪ .‬وقـد طور فريـق مـن‬ ‫الملـك عبـد هللا للعلـوم والتقنيـة (كاوسـت) طريقـةً‬ ‫رخيصـة وبسـيطة لنتاج هـذا المكـون شـديد أ‬ ‫الهمية‬ ‫إ‬ ‫لصناعـة بطاريـات الزنك‪-‬أيـون القابلـة للشـحن‪.‬‬ ‫سـهم بطاريـات الليثيوم‪-‬أيـون ف ي� تشـغيل‬ ‫تُ‬ ‫ِ أ‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونيـة المعارصة‪ ،‬مثـل الهواتف‬ ‫معظم الجهـزة إ‬ ‫غـر أن‬ ‫المحمولـة‪ ،‬وأجهـزة الحاسـب المحمولـة‪ ،‬ي‬ ‫ثمـة حاجـة متناميـة إىل تخزيـن الطاقـة على نطـاق‬ ‫ت‬ ‫الـ�‬ ‫بكثـر‪ ،‬مثـل الحاجـة إىل تخزيـن‬ ‫أكـر ي‬ ‫ب‬ ‫الكهربـاء ي‬ ‫تولدهـا الخاليـا الشمسـية السـتخدامها ف ي� الليـل‪.‬‬ ‫‪ 30‬أغسطس ‪2018‬‬

‫لك�‬ ‫لكـن تطويـر تكنولوجيـا بطاريـات الليثيوم‪-‬أيـون ي‬ ‫تالئـم مثـل هـذه االسـتخدامات الصناعيـة الضخمـة‬ ‫خطـرة‬ ‫أمـر باهـظ التكلفـة‪ ،‬وينطـوي على مشـكالت ي‬ ‫الس ِّـم َّية‪ ،‬وقابليـة اشـتعال‬ ‫تتعلـق بالسلامة‪ ،‬منهـا ُّ‬ ‫ال ت‬ ‫لك�وليتـات (المحاليـل الكيميائيـة الموصلـة للتيـار‬ ‫إ‬ ‫ئ‬ ‫ت‬ ‫الـ� تُصنـع منهـا البطاريـات‪.‬‬ ‫)‬ ‫الكهربـا�‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫وعوضا عن ذلك‪ ،‬يطور الفريق‪ ،‬الذي يقوده حسام‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫مائيا‬ ‫ال�يف‪ ،‬بطاريات زنك‪-‬أيون تستخدم إلك�ولي ًتا ًّ‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ز‬ ‫يتم� باالستقرار ي� الهواء‪ ،‬والمان‪ ،‬إضافة إىل أنه‬ ‫ي‬ ‫صديق للبيئة ورخيص التكلفة‪ .‬يقول حسام ش‬ ‫ال�يف‪:‬‬ ‫«يمكن للبطاريات المائية المعتمدة عىل أيونات الزنك‬ ‫أن توفر ًّ‬ ‫حل أك�ث أم ًنا وأقل تكلفةً لتخزين الطاقة عىل‬ ‫نطاق واسع مقارنة ببطاريات الليثيوم‪-‬أيون»‪ .‬ويضيف‬

‫‪1. Xia, C., Guo, J., Lei, Y., Liang, H., Zhao, C.‬‬ ‫‪& Alshareef, H. N. Rechargeable aqueous‬‬ ‫‪zinc-ion battery based on porous framework‬‬ ‫‪zinc pyrovanadate intercalation cathode.‬‬ ‫‪Advanced Materials 29, 1705580 (2017).‬‬ ‫& ‪2. Xia, C., Guo, J., Li, P., Zhang, X.‬‬ ‫‪Alshareef,H.N., Highly stable aqueous‬‬ ‫‪zincion storage using layered calcium‬‬ ‫‪vanadium oxide bronze cathode. Angewandte‬‬ ‫‪Chemie International Edition 57, 3943‬‬ ‫‪–3948 (2018).‬‬

‫‪© 2018 WILEY-VCH VERLAG GMBH & CO. KGAA, WEINHEIM, REPRODUCED FROM REF. 2‬‬

‫أكاسيد متعددة الطبقات تحتوي على الفاناديوم‪ ،‬مركبة باستخدام عملية سريعة وبسيطة تعتمد على موجات‬ ‫تبين أن بنيتها‬ ‫الميكروويف القصيرة‪ ،‬ويمكن استخدامها كأقطاب سالبة في بطاريات الزنك‪-‬أيون المائية‪ .‬وقد َّ‬ ‫الفريدة قادرة على تخزين كميات كبيرة من أيونات الزنك‪ ،‬مما يعطي البطارية قدرةً أعلى‪ .‬وتمتاز بطاريات الزنك‪-‬‬ ‫أيون بأنها أكثر أمنً ا‪ ،‬وصديقة للبيئة‪ ،‬ورخيصة التكلفة مقارنة ببطاريات الليثيوم‪-‬أيون‪.‬‬

‫ً‬ ‫قائل‪« :‬إضافة إىل ذلك‪ ،‬فإنها تستخدم مواد صديقة‬ ‫للبيئة أك�ث من بطاريات الرصاص الحمضية»‪.‬‬ ‫تعتمـد طريقـة عمـل بطاريـات الليثيوم‪-‬أيـون‪،‬‬ ‫وبطاريـات الزنك‪-‬أيـون عىل تخزيـن أ‬ ‫كهربائيا‬ ‫اليونـات‬ ‫ًّ‬ ‫ئ ف‬ ‫و� أثنـاء عمليـة الشـحن‪ ،‬تتدفـق‬ ‫ف ي� قطـب‬ ‫ي‬ ‫كهربـا�‪ .‬ي‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫اللك�وليـت مـن قطـب إىل آخـر‪ ،‬حيث‬ ‫عـر إ‬ ‫اليونـات ب‬ ‫«القحـام»‬ ‫يجـري حبسـها بواسـطة عمليـة تسـمى إ‬ ‫ت‬ ‫ن‬ ‫الـ� تُص َّنـع‬ ‫‪ .intercalation‬ويع ي ف هـذا أن المـواد ي‬ ‫منها أ‬ ‫ن‬ ‫تحسـ� كفاءة أداء البطارية‪.‬‬ ‫القطاب محورية ي�‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ن‬ ‫ن‬ ‫ال� تَ ي َّب� أنها واعدة للغاية ي� أبحاث‬ ‫ومن يب� المواد ي‬ ‫بطاريات الزنك‪-‬أيون الحديثة‪ ،‬المركبات القائمة عىل‬ ‫الفاناديوم؛ إذ تمتاز تلك المواد ببنية بلورية ذرية‬ ‫الكث� من‬ ‫متعددة الطبقات ومنفتحة للغاية‪ ،‬وفيها ي‬ ‫ت‬ ‫ال� تسمح باحتجاز أيونات الزنك وتخزينها‪.‬‬ ‫الفراغات ي‬ ‫أخـرا أسـاليب تسـتخدم موجـات‬ ‫طـور الفريـق ي‬ ‫الميكروويـف القصـرة تل�كيب مواد أ‬ ‫القطاب السـالبة‬ ‫ي‬ ‫ف ي� بطاريـات الزنك‪-‬أيـون برسعـة‪ .‬ولتوضيـح العمليـة‬ ‫ت‬ ‫ال� اسـتخدموها‪ ،‬قام الفريق تب�كيب أقطاب سـالبة‬ ‫ي‬ ‫الب�وفانديـت)‪ ، (Zn3V2O7(OH)2•2H2O‬وبرونـز‬ ‫مـن ي‬ ‫أكسيد الفاناديوم (‪ .)Ca0.25V2O5•nH2O‬أُذيبت المواد‬ ‫الوليـة ف� مـاء منز وع أ‬ ‫أ‬ ‫اليونات‪ ،‬ثـم ُع ِّر َضت إلشـعاع‬ ‫ي‬ ‫ز‬ ‫لتحفـر التفاعـل‪ ،‬وتشـكيل الحالـة‬ ‫الميكروويـف‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫البلوريـة المطلوبـة ي� غضـون دقائـق‪.‬‬ ‫ي َّ ن‬ ‫وب� الفريق أن بطارية الزنك‪-‬أيون تلك يمكنها‬ ‫تحقيق كثافة طاقة تبلغ ‪ 260‬وات‪/‬ساعة لكل كيلوجرام‬ ‫بكث� من بطاريات الزنك‪-‬أيون المائية‬ ‫أك� ي‬ ‫–وهو مقدار ب‬ ‫السابقة وبطاريات الرصاص الحمضية المستخدمة عىل‬ ‫تحسن خصائص الثبات لها‪.‬‬ ‫نطاق تجاري –مع ُّ‬ ‫ويعتقـد الفريـق أن طريقتـه ت‬ ‫الـ� تعتمـد على‬ ‫ي‬ ‫موجات الميكروويـف قد تكون مفيـد ًة كذلك ف ي� صنع‬ ‫مركبـات أخـرى قائمـة على الفاناديـوم‪ ،‬وذلـك وفقًـا‬ ‫ئيس‬ ‫فلقول تشوان شـيا‪ ،‬طالب الدكتوراة والباحث الر ي‬ ‫ي� هـذه الدراسـة‪ .‬ويضيـف شـيا ً‬ ‫قائلا‪« :‬لقـد صنعنا‬ ‫مركبـات تحل فيهـا كاتيونات أخرى محـل الزنك‪ ،‬وقد‬ ‫ً‬ ‫حجمـا متعـددة‬ ‫صنعـت تلـك المركبـات‬ ‫أشـكال ب‬ ‫أكـر ً‬ ‫السـطح مـن أ‬ ‫أ‬ ‫ن‬ ‫المعـد�‪ ،‬قـادرة على إقحام‬ ‫الكسـيد‬ ‫ي‬ ‫أكـر مـن أيونـات الزنك»‪.‬‬ ‫عـدد ب‬

‫مقالة خاصة‬

‫من‬

‫االبتكار‬ ‫إلى‬

‫التأثير‬

‫قد يكون ترسيخ الزراعة الصحراوية المستدامة هو‬ ‫الحل لمضاعفة الغذاء المطلوب إلطعام ‪ 9‬مليارات‬ ‫شخص بحلول عام ‪.2050‬‬ ‫‪PHOTO BY LUKAS SYNEK.‬‬

‫الري بالرش المحوري لمحصول‬ ‫البرسيم بمنطقة تبوك‬ ‫بالمملكة العربية السعودية‬

‫مقالة خاصة‬

‫علوم من أجل‬ ‫المجتمع‬ ‫االبتكار والبحث‬ ‫العلمي القابل‬ ‫للتطبيق‬

‫يقول كيفين كولين‪ ،‬نائب الرئيس لالبتكار والتنمية‬ ‫االقتصادية‪ ،‬وجون تاناسي‪ ،‬نائب الرئيس المساعد‬ ‫أهمية كبرى لتطبيق المعرفة‬ ‫ً‬ ‫لألبحاث‪ :‬تُ ولي كاوست‬ ‫الفنية للجامعة؛ بغية إحداث تأثير عالمي حقيقي‪.‬‬ ‫كيف ت َُع ِّرف االبتكار والبحث العلمي القابل للنقل والتطبيق؟‬ ‫ي ن‬ ‫[كيف�]‪ :‬يتعلق االبتكار باستحداث أشـياء جديدة‪ ،‬أو عمل أشياء قديمة‬ ‫ف‬ ‫و� السـياق الخـاص بجامعة الملك عبـد هللا للعلوم‬ ‫َ‬ ‫بأسـاليب جديدة‪ .‬ي‬ ‫والتقنيـة (كاوسـت)‪ ،‬يتعلـق االبتـكار بتطبيـق أبحاثنـا ومعرفتنـا الفنيـة‪،‬‬ ‫ين‬ ‫السـعودي�؛ تحقيقًا لمصلحـة المجتمع‬ ‫ونقلهـا إىل االقتصـاد والمجتمع‬ ‫أ‬ ‫الوسـع نطاقًا‪.‬‬ ‫أ‬ ‫ن‬ ‫الخ�ات نحـو تحقيق هدف‬ ‫يع� بنـاء ب‬ ‫[جون]‪ :‬نقـل البحـاث وتطبيقها ي‬ ‫ن‬ ‫ث‬ ‫ش‬ ‫لج� ثمـار ذلك‪ .‬إن‬ ‫بح ي ثم إعـداد بيئة تنظيـم الم�وعـات السـليمة ي‬ ‫أ‬ ‫ن‬ ‫دومـا تطوير تطبيقات تجاريـة؛ إذ يمكن‬ ‫يع� ً‬ ‫نقـل البحاث وتطبيقهـا ال ي‬ ‫نقل البحـث العلمي وتطبيقـه ف ي� السياسـات الحكوميـة أو لتحقيق طيف‬ ‫عريض مـن النتائـج أ‬ ‫الخرى‪.‬‬ ‫ما هو موقع االبتكار ونقل أ‬ ‫البحاث وتطبيقها ف ي� مهمة كاوست؟‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫[جون]‪ :‬لقد أُدمجت مفاهيم االبتكار ونقـل البحاث وتطبيقها ي� صلب‬ ‫تأسـيس الجامعـة‪ .‬كان التصـور يقض ي بـأن تكـون كاوسـت أدا ًة محفـزة‬ ‫الشـخاص‪ ،‬وهو أ‬ ‫لتغيـر حياة أ‬ ‫المر الـذي يتجىل ف ي� أوجه عـدة‪ .‬والمراكز‬ ‫ي‬ ‫البحثيـة ش‬ ‫الكثـر من تلك‬ ‫الع�ة التابعـة لنا هي المـكان الذي يُجـرى فيه ي‬ ‫البحاث ذات أ‬ ‫أ‬ ‫الهـداف المحددة‪.‬‬ ‫ي ن‬ ‫[كيف�]‪ :‬لم أصـادف قَط جامعة تنـص وتدعم برصاحـة ووضوح مهمة‬ ‫أ‬ ‫االبتـكار‪ ،‬ونقل البحـاث وتطبيقهـا‪ ،‬والتطوير االقتصادي كمـا هو الحال‬ ‫ض‬ ‫كث�ا مـن الوقت ف ي� العمـل مع هيئـة التدريس والطالب‬ ‫هنـا‪ .‬إننا نق ي ي ً‬ ‫ض‬ ‫قدما بأفكارهم وإقامـة ش�اكات‪ .‬ويأخذ‬ ‫لضمـان معرفتهم كيفية الم ي ً‬ ‫طلبتنا هـذا الفهم معهم إىل مـكان العمل‪.‬‬ ‫كيف تدعمون االبتكار ونقل أ‬ ‫البحاث وتطبيقها ف ي� كاوست؟‬ ‫ن‬ ‫ي ن‬ ‫يع� إقامة‬ ‫[كيف�]‪ :‬نحن مهتمون ي ً‬ ‫كث�ا بنموذج إقامة العالقـات‪ ،‬وهو ما ي‬ ‫الك�ى ش‬ ‫تأثـر‪ .‬وبداية مـن ش‬ ‫ك�كـة أرامكو‬ ‫الركات ب‬ ‫ش�اكـة من أجل إحـداث ي‬ ‫ش‬ ‫ومرورا ش‬ ‫الصغ�ة والمتوسـطة‪ ،‬وانتهـا ًء بال�كات‬ ‫بالم�وعات‬ ‫السـعودية‪،‬‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫الناشئة‪ ،‬من الممكن استخدام التكنولوجيا لخلق وظائف وتحقيق الرفاهية‬ ‫‪ 32‬أغسطس ‪2018‬‬

‫جون تاناسي‪ ،‬نائب‬ ‫الرئيس المساعد‬ ‫لألبحاث‬ ‫يتمتع د‪ .‬جون تاناسي‬ ‫بأكثر من ‪ 15‬سنة من‬ ‫الخبرة كباحث‪ ،‬وعضو‬ ‫هيئة تدريس‪ ،‬وإداري‪.‬‬ ‫ويعمل تناسي في‬ ‫كاوست مع جميع‬ ‫أعضاء هيئة التدريس‬ ‫لدعم أهدافهم‬ ‫البحثية‪ ،‬بما في ذلك‬ ‫االبتكار والتطبيق‪.‬‬

‫أ‬ ‫تعـرف تلك ش‬ ‫الراكات‬ ‫نحـو ال يمكـن لي جامعة تحقيقـه‪ .‬وبوسـعنا ُّ‬ ‫على ٍ‬ ‫ين‬ ‫وتيسـر إنشـائها ي ن‬ ‫الباحث� ش‬ ‫وال�كات‪.‬‬ ‫ب�‬ ‫ي‬ ‫[جـون]‪ :‬على صعيد أ‬ ‫اسـراتيجية ت‬ ‫البحـاث‪ ،‬نحـن نتخـذ قـرارات ت‬ ‫لل� يك�ز‬ ‫على أهـداف معينـة‪ .‬ومـن اجل حصـد عنـارص نقـل أ‬ ‫البحـاث وتطبيقها‬ ‫‪ ،‬علينـا أوال اتبـاع قواعـد البحـث العلمـي ت‬ ‫حى نصـل اىل ما نطلـق عليه‬ ‫مرحلـة القانـون او القاعـدة العامـة المطلوبة‪.‬‬ ‫أ‬ ‫خـرات خاصـة‬ ‫أحـد المثلـة هـو مبـادرة المستشـعرات‪ ،‬فلقـد ك ََّونَّـا ب‬ ‫بالمستشـعرات ذاتيـة الطاقـة لتطويـر عـدة تطبيقـات‪ ،‬مـن ضمنهـا‬ ‫مستشـعرات شـبيهة بالجلـد لرصـد الحيوانـات البحريـة‪ .‬ومـن أ‬ ‫المثلـة‬ ‫أ‬ ‫ال� تعمـل ي ز ت‬ ‫ت‬ ‫وال� يمكن أن توفـر ‪ %80‬من الطاقة‬ ‫الخـرى إ‬ ‫بالل�ر ي‬ ‫الضاءة ي‬ ‫ف‬ ‫الم� ي ن‬ ‫النـارة‪ .‬ينطـوي كال ش‬ ‫وعـ� عىل عالقـات تعاون مع‬ ‫المسـتخدمة ي� إ‬ ‫ف‬ ‫جامعـات أخـرى‪ .‬وعـن طريـق إقامـة مبـادرات التعـاون ي� المجـاالت‬ ‫تحفـر نقـل أ‬ ‫المسـتهدفة يمكننـا بالفعـل ي ز‬ ‫البحـاث وتطبيقهـا‪.‬‬ ‫مس�تك المهنية؟‬ ‫تغ�ت مفاهيم االبتكار عىل مدار ي‬ ‫هل ي‬ ‫ت‬ ‫ي ن‬ ‫تغ�ت بالتأكيد هو دور الجامعة ف ي� منظومة‬ ‫ال� ي‬ ‫[كيف�]‪ :‬أحد المفاهيم ي‬ ‫التحقت بمجال العمل هذا‪ ،‬كان يُنظَر إىل الجامعة بوصفها‬ ‫االبتكار‪ .‬عندما‬ ‫ُ‬ ‫االخـراع‪ ،‬ت‬ ‫لالخ�اعات‪ ،‬وبـراءات ت‬ ‫مصـدرا ت‬ ‫وال�اخيص‪ ،‬ش‬ ‫والركات المنبثقة‪.‬‬ ‫ً‬ ‫تشـر دراسـة بريطانية حديثة إىل أن الملكية الفكريـة تُم ِّثل ‪ %2‬فقط‬ ‫ولكن ي‬ ‫مـن مجمـوع تدفـق المعـارف مـن القطـاع الجامعـي‪ .‬والجـزء أ‬ ‫الغلب من‬ ‫بـ� أ‬ ‫تدفـق المعارف يتم ي ن‬ ‫الشـخاص عن طريق ش‬ ‫الركات الناشـئة‪ ،‬وإجراء‬ ‫البحـوث التعاونية‪ ،‬وتقديم االستشـارات‪ ،‬والتدريب‪.‬‬ ‫ترى كاوسـت أن التعاون مع قطاع الصناعة‪ ،‬والتواصل والمشاركة مع‬ ‫�ث‬ ‫ش‬ ‫تأث�ا لنقل المعارف‬ ‫الم�وعات‬ ‫ي‬ ‫الصغ�ة والمتوسـطة‪ ،‬هي وسـائل أك ي ً‬ ‫الجامعية وتطبيقها عىل أرض الواقع‪.‬‬

‫مقالة خاصة‬

‫لتقدم‬ ‫تحدد رؤية المملكة العربيةالسعودية ‪ 2030‬الخطوط العريضة ُّ‬ ‫السعودية بع� ثالثة موضوعات رئيسية‪ :‬مجتمع مفعم بالحيوية‪،‬‬ ‫واقتصاد منتعش‪ ،‬وأمة طموحة‪ .‬ما الذي حققته كاوست فيما يتعلق‬ ‫بتلك الموضوعات الثالثة؟‬ ‫ي ن‬ ‫[كيفـ� ]‪ :‬نحـن نعكـف على العمـل ش‬ ‫بم�وعـات ف ي� تلـك المجـاالت‬ ‫ت‬ ‫الـ� نُسـهم فيهـا بشـكل خـاص‪ :‬زيـادة إسـهام‬ ‫كلهـا‪ .‬ومـن المجـاالت ي‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫المحل� مـن‬ ‫الصغـرة والمتوسـطة ي� الناتـج القومـي‬ ‫الم�وعـات‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫‪ %20‬إىل ‪ %35‬بحلـول عـام ‪ .2030‬قمنـا منـذ إنشـاء كاوسـت بتدريـب‬ ‫‪ 5990‬شـخصا مـن رواد أ‬ ‫ين‬ ‫وموظفـ� ‪ ،‬ورواد أعمـال‬ ‫العمـال‪ ،‬طلبـة‬ ‫ً‬ ‫خارجيـ�‪ .‬وإذا تمك َّنـا مـن مضاعفة هـذا الرقـم مر ي ن‬ ‫ين‬ ‫ت� أو ثلاث مرات‪،‬‬ ‫ت‬ ‫التأث� على االقتصـاد‪ .‬نعتقد أن‬ ‫سـنكون قد اق�بنا مـن أرقام يمكنهـا ي‬ ‫نموذجـا لمشـاركة مجتمع ش‬ ‫الصغ�ة والمتوسـطة عىل‬ ‫الم�وعـات‬ ‫لدينـا‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫ش‬ ‫صغ�ة ومتوسطة خاصة‬ ‫نطاق واسـع‪ ،‬ويتضمن ذلك إنشـاء م�وعات ي‬ ‫بنا مـن خلال برنامجنـا الطمـوح للغايـة الخاص ش‬ ‫بالركات الناشـئة‪.‬‬ ‫أ‬ ‫ح� آ‬ ‫ت‬ ‫ال� حققتها كاوست ت‬ ‫الن؟‬ ‫ما هي أمثلة نقل البحاث وتطبيقها ي‬ ‫[جون]‪ :‬نعلم أن بناء القاعدة العامة المطلوبة يسـتغرق وق ًتا‪ .‬إن حقيقة‬ ‫امتلاك كاوسـت نماذج لنقـل أ‬ ‫البحـاث وتطبيقهـا ف ي� أقل من ش‬ ‫ع� سـنوات‬ ‫ش‬ ‫� ٌء مذهـل ف ي� نظري‪ ،‬وهو أمر سيتسـارع بمـرور الوقت‪.‬‬ ‫هو ي‬ ‫الخ�ات االستشارية وتوجيه السياسات الحكومية هي‬ ‫إن تقديم ب‬ ‫أ‬ ‫تأث�ا بالفعل‪ .‬ويُ َعد وضع‬ ‫أشكال من نقل البحاث تحقق بها كاوست ًي‬ ‫أ‬ ‫نموذج أ‬ ‫للمواج والرياح والتيارات والبيانات البيئية للبحر الحمر من‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫كب�ة لنقل البحاث وتطبيقها‪ .‬ومن الممكن‬ ‫ال� تشهد إمكانية ي‬ ‫المجاالت ي‬ ‫استخدام أحد تلك النماذج لتعريف المطورين بمدى االرتفاع عن‬ ‫مستوى سطح البحر الذي يجب إنشاء البنية أ‬ ‫الساسية الجديدة عليه‪.‬‬

‫كيفين كولين‪ ،‬نائب‬ ‫الرئيس لالبتكار‬ ‫والتنمية االقتصادية‬ ‫يتمتع د‪ .‬كيفين كولين‬ ‫بأكثر من عشرين سنة‬ ‫من الخبرة في مجال‬ ‫االبتكارات األكاديمية‬ ‫وتطوير األعمال‪ .‬على‬ ‫مدار مسيرته المهنية‬ ‫ساعد كولين في‬ ‫النهوض بمشاريع‬ ‫ابتكارية مقرها‬ ‫الجامعة‪ ،‬مما أدى‬ ‫إلى إطالق أكثر من‬ ‫‪ 250‬شركة ناشئة‪،‬‬ ‫والعديد من المنتجات‬ ‫والخدمات‪.‬‬

‫لدينـا كذلك خ�ات مبهـرة ف� مجال تربيـة أ‬ ‫الحياء المائيـة‪ .‬ويدعم أحد‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫الكـرى هـدف رؤيـة السـعودية ‪ 2030‬المتمثـل ي� مضاعفـة‬ ‫الم�وعـات ب‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ش‬ ‫ش‬ ‫المخت�ات‬ ‫إنتاجيـة تربية الحيـاء المائية ع� مرات‪ .‬بـدأ هذا المروع ي�‬ ‫ب‬ ‫أ‬ ‫كب�ا بحيـث تَ ي َّ ن‬ ‫ع� علينا تحويله إىل ش�كة ناشـئة‪.‬‬ ‫الساسـية‪ ،‬ولكنه نما ًّ‬ ‫نموا ي ً‬ ‫ف‬ ‫و� مجـال تحليـة الميـاه لدينـا تكنولوجيا تُسـمى ِ«مـداد» ‪،MEDAD‬‬ ‫ي‬ ‫هـدرة لتخفيـض الطاقـة‬ ‫الم َ‬ ‫تسـتخدم الطاقـة الشمسـية أو الحـرارة ُ‬ ‫المسـتخدمة لنتاج المياه العذبة‪ .‬لقد بدأ أ‬ ‫المـر بوصفه ش‬ ‫تجريبيا‬ ‫م�و ًعا‬ ‫إ‬ ‫ًّ‬ ‫بالجامعة‪ ،‬وهم آ‬ ‫الن يتطلعون إىل إنشـاء منشـأة لتحلية ‪ 200‬تم� مكعب‬ ‫يوميـا على سـاحل ينبع‪.‬‬ ‫ًّ‬ ‫ما العنرص الرئيس ف� نجاح االبتكار ونقل أ‬ ‫البحاث وتطبيقها ف ي� كاوست‪،‬‬ ‫ي ي‬ ‫ئ‬ ‫النها� للنجاح؟‬ ‫وماذا سيكون المقياس‬ ‫ي‬ ‫[جـون]‪ :‬يك يتحقق لنا النجاح ف ي� هـذا النطاق نحن بحاجـة إىل تحقيق‬ ‫الهـداف المحـددة أ‬ ‫البحـاث ذات أ‬ ‫بـ� أ‬ ‫تـوازن ي ن‬ ‫والبحـاث ش‬ ‫والراكات‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫المخت�ات‬ ‫الـ� يحركها الفضول‪ ،‬والمنشـآت المشـركة مدهشـة مثـل‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫أ‬ ‫ض‬ ‫ىن‬ ‫ت‬ ‫قدمـا بنقـل البحـاث‬ ‫ً‬ ‫الساسـية؛ وذلـك حى يتس لنـا الم ي‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫ال� ت�سـخ فيهـا تلك‬ ‫وتطبيقهـا‪ .‬وتُ َعـد كاوسـت مـن الماكـن القليلـة ي‬ ‫العنـارص بشـكل ي ن‬ ‫متـ�‪.‬‬ ‫ي ن‬ ‫ز‬ ‫والف�يـاء نعلـم ان القـوة هـي اما‬ ‫[كيفـ�]‪ :‬بمفهـوم علـوم الهندسـة ي‬ ‫ف‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫تع� “خذ منتوجك‬ ‫دفع او جذب‪ ،‬ي‬ ‫و� علم التسـويق اسـراتيجية الدفع ي‬ ‫إىل العملاء”‪ ،‬وهـذه هـي المرحلـة ت‬ ‫الـ� نحـن عليهـا االن ‪ .‬امـا مرحلـة‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫فتع� “اجعـل العمالء يأتـون إليـك “إذ إن الطلـب االقتصادي‬ ‫السـحب ي‬ ‫طابورا مـن رواد‬ ‫على االبتـكار يحـرك المولِّد بشـكل فعـال‪ .‬وعندما أجـد‬ ‫ً‬ ‫االعمـال ممـن لديهـم الرغبـة ف ي� الحصـول على التكنولوجيا من كاوسـت‬ ‫بـا�‪ ،‬سـأعلم حينها أننـا نجحنا‪.‬‬ ‫واقفًـا أمـام ب ي‬ ‫اكتشافات كاوست ‪33 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫مقالة خاصة‬

‫إن معجل النباتات هو منشأة‬ ‫لزراعة آالف النباتات التي تكون‬ ‫في مرحلة النمو نفسها في‬ ‫أوان على سيور ناقلة‪ .‬يتم‬ ‫ٍ‬ ‫يوميا بآالت‬ ‫تصوير كل نبات‬ ‫ًّ‬ ‫التصوير الرقمية‪ ،‬وهو ما يولِّ د‬ ‫بيانات كمية تساعد على فهم‬ ‫تحمل الجفاف‪.‬‬ ‫الملوحة‪ ،‬ودرجة ُّ‬

‫لمنتج ما‬ ‫إن بصمة الماء‬ ‫ٍ‬ ‫هي حجم المياه العذبة‬ ‫المستخدمة في إنتاجه‪ .‬وفي‬ ‫المعتاد تكون تلك األرقام‬ ‫أعلى في البلدان التي‬ ‫تكون فيها الظروف المناخية‬ ‫قاسية‪ ،‬كالسعودية ً‬ ‫مثل‪.‬‬

‫قد يتراكم الحشف األحيائي على‬ ‫غشاء تحلية الماء‪ .‬إن تقنيات‬ ‫التحكم في الحشف األحيائي‬ ‫مهمة؛ إذ يؤثر على كفاءة معالجة‬ ‫المياه ويرفع من تكلفة المياه‬ ‫المنتَ جة وجودتها‪.‬‬ ‫ُ‬

‫يأمل الباحثون في رفع كفاءة‬ ‫مكونات الخاليا الشمسية‬ ‫عن طريق جعل الخاليا ثنائية‬ ‫الوجه‪ ،‬وزيادة كثافة الخاليا‬ ‫في اللوح الشمسي‪،‬‬ ‫بنيتها بحيث تتالءم‬ ‫وتكييف َ‬ ‫مع موقعها الجغرافي‪.‬‬

‫عثمان بكر‬ ‫أستاذ مشارك في علوم‬ ‫وهندسة المواد‬

‫يكاد يصل شإ�افنا عىل الطاقة والغذاء‬ ‫والموارد إىل ت‬ ‫مف�ق طرق‪ .‬وسوف تحدد‬ ‫ت‬ ‫ال� سنقوم بتطويرها‬ ‫التكنولوجيات ي‬ ‫خالل السنوات ش‬ ‫الع� القادمة ما إذا‬ ‫كنا نتخذ مسار الرخاء المستدام أم‬ ‫مسارا للفقر والرصاع‪.‬‬ ‫نتخذ ً‬

‫بنغ وانغ‬ ‫أستاذ مشارك في علوم‬ ‫وهندسة البيئة‬

‫إن االستعانة بالطاقة الشمسية لإ نتاج‬ ‫مياه تفي بالغرض منها‪ ،‬بما ف ي� ذلك‬ ‫ن‬ ‫مياه ش‬ ‫عقال�‬ ‫ال�ب والري‪ ،‬هو آحل ف ي‬ ‫بالنظر إىل أزمة الطاقة الخذة ي�‬ ‫االستفحال ونقص المياه النظيفة‪.‬‬

‫مقالة خاصة‬

‫الطاقة المتجددة من أجل طبق الطعام‬ ‫تتحقق تطورات في مجال اكتشاف النفط‪ ،‬مما يتيح لنا إمكانية الوصول إلى موارد لم تكن متوفرة من قبل‪،‬‬ ‫محدودا للطاقة‪،‬‬ ‫مصدرا‬ ‫وكذلك الوصول إلى مستويات غير مسبوقة في كفاءة االستخراج‪ .‬لكن بوصفه‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫نحو أكثر كفاءة‪ ،‬بينما يتم التحول إلى‬ ‫تزداد بصورة كبيرة أهمية التركيز على استغالل تلك الموارد على ِ‬ ‫استخدام أنواع متجددة من الطاقة‪ ،‬كالطاقة الشمسية‪ ،‬ألغراض الطلب عالي الطاقة‪ ،‬كتحلية المياه على‬

‫سبيل المثال‪ .‬إن الطاقة الالزمة لتحلية لتر واحد من الماء تعادل تشغيل مصباح كهربائي بقوة ‪ 100‬واط لمدة‬ ‫‪ 5‬ساعات‪ ،‬وما بين ‪ 60‬إلى ‪ 70‬بالمئة من كمية المياه التي يستخدمها اإلنسان موجهة إلى للزراعة‪ .‬لذا‪ ،‬ثمة‬ ‫حاجة إلى تحلية المياه بغرض إنتاج الغذاء من خالل مصادر متجددة للطاقة حتى تكون تلك العملية مستدامة‪.‬‬ ‫طاقة‬

‫ستخرج النفط الخام من تكوينات‬ ‫ُي‬ ‫َ‬ ‫صخرية وله استخدامات يومية‬ ‫متعددة‪ .‬غير أن النفط مصدر محدود‬ ‫للطاقة‪ ،‬ولذا فإن االستخدام‬ ‫الرشيد والتحول نحو الطاقة‬ ‫المتجددة سيكونان عنصرين‬ ‫أساسيين لتحقيق االستدامة‪.‬‬

‫مياه‬

‫ستخدم هذا الغشاء‬ ‫ُي‬ ‫َ‬ ‫لتحلية المياه‪ .‬تدخل المياه‬ ‫المالحة األلياف الجوفاء‬ ‫من اليسار وتخرج من‬ ‫اليمين‪ .‬وتتحرك المياه‬ ‫العذبة عبر مسام الغشاء‬ ‫من الداخل إلى الخارج‪.‬‬

‫مارك تيستر‬ ‫أستاذ في علوم النبات‬

‫الكث� من الغذاء العالمي‬ ‫ُن َتج ي‬ ‫باستخدام المياه العذبة‪ ،‬وهو أمر‬ ‫يغ� مستدام بالمرة‪ .‬هذا االعتماد عىل‬ ‫تحد هائل يواجه الإ نسانية‪،‬‬ ‫الري هو ٍّ‬ ‫ال يمكننا تجاهله بعد آ‬ ‫الن‪.‬‬

‫بيينج هونج‬ ‫أستاذ مساعد في‬ ‫علوم وهندسة البيئة‬

‫التغ� المناخي إىل تفاقم مسـألة‬ ‫قد يؤدي ي‬ ‫لحوال مليار شـخص ممن‬ ‫ندرة المياه‬ ‫ي‬ ‫يعيشـون ف ي� مناطق جافة‪ .‬يُ َعد استخدام‬ ‫التكنولوجيا المسـتدامة السـتعادة الطاقة‪،‬‬ ‫والموارد‪ ،‬والميـاه النظيفة من المياه‬ ‫المسـتعملة أحد الحلول الممكنة‪.‬‬

‫توروف ليكنيس‬ ‫أستاذ علوم وهندسة البيئة‬

‫يحدد ت‬ ‫ال�ابط ي ن‬ ‫بـ� المياه‪ ،‬والغذاء‪،‬‬ ‫والطاقة نقـاط التقاطع والتفاعالت‬ ‫المركبة ي ن‬ ‫ب� ثالثة مجاالت رئيسـية‪ .‬إن‬ ‫ش‬ ‫الإ�اف عىل الموارد الطبيعيـة العالمية‬ ‫ت‬ ‫ال� تمثلها وإدارتها هي مسـؤوليتنا‪.‬‬ ‫ي‬

‫اكتشاف المياه‬

‫عيون‬ ‫جديدة في‬ ‫الفضاء‬ ‫البيانات المتاحة عالية‬ ‫الدقة التي تجمعها أقمار‬ ‫صناعية مصغرة تُ َب ِّشر‬ ‫تحول في استشعار‬ ‫بنقطة ُّ‬ ‫األرض والبيئة من الفضاء‪.‬‬

‫‪TENALP 7102‬‬

‫‪B E S E‬‬

‫أ‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫ـ�‬ ‫يغـ ي ِّـر اخــراع القمــار الصناعيــة المصغــرة المتخصصــة‪ ،‬الـ ي‬ ‫تســمى كيوبســاتس (‪ ،)CubeSats‬مــن قدرتنــا عــى مراقبــة ســطح‬ ‫الب�يــة ف� الكــرة أ‬ ‫الرض‪ ،‬وعــى مراقبــة تأثــر أ‬ ‫أ‬ ‫النشــطة ش‬ ‫الرضيــة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ويعمــل علمــاء بجامعــة الملــك عبــد هللا للعلــوم والتقنية (كاوســت)‬ ‫عىل اســتحداث تقنيــات بحثيــة قائمة عــى بيانــات أ‬ ‫القمــار الصناعية‬ ‫أ‬ ‫المصغــرة‪ ،‬وهــم متحمســون جـ ًّـدا إلمكانيــات تلــك القمــار‪ ،‬خاصــة‬ ‫ف ي� مجـ َ‬ ‫ـال علــم الميــاه‪ ،‬والزراعــة الدقيقــة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫ْ‬ ‫أ‬ ‫ن‬ ‫تعــا� بيانــات القمــار الصناعيــة التقليديــة المســتخدمة ف ي�‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ـ� مــن ِق َبــل وكاالت‬ ‫ـ� يجــري تجميعهــا بشــكل رئيـ ي‬ ‫البحــاث‪ ،‬والـ ي‬ ‫عمومــا إمــا‬ ‫الفضــاء الحكوميــة‪ ،‬مــن بعــض أوجــه القصــور‪ .‬فهــي ً‬ ‫توفــر مســتويات دقــة مكانيــة عاليــة أحيانًــا ‪-‬لكــن صورهــا التفصيلية‬ ‫ال تُلت َقــط إال مــرة واحــدة كل أسـ ي ن‬ ‫ـبوع�‪ -‬أو تكــون ذات دقــة مكانيــة‬ ‫وحينئــذ يمكــن أن تضيــع تفاصيــل مهمــة‪ .‬أمــا‬ ‫غالبــا‪،‬‬ ‫ٍ‬ ‫منخفضــة ً‬ ‫أ‬ ‫تغيــر ذلــك النمــط‬ ‫عــى‬ ‫فتعمــل‬ ‫المصغــرة‪،‬‬ ‫الصناعيــة‬ ‫القمــار‬ ‫ي‬ ‫بجمعهــا تفاصيــل مكانيــة عــى مســتوى المـ تـر الواحــد كل يــوم عــن‬ ‫ســطوح التضاريــس أ‬ ‫الرضيــة‪.‬‬ ‫ـاص االستشــعار عن‬ ‫يقــول ماثيــو ماك َْيــب‪ ،‬عا ِلــم الميــاه واختصـ ي‬ ‫بُعــد‪« :‬بالتأكيــد لــم أتوقــع التخ ُّلــص مــن أوجــه القصــور تلــك ف ي�‬ ‫أي وقــت قريــب‪ .‬فتصميــم القمــر الصناعــي يســتغرق عــاد ًة عــدة‬ ‫ســنوات مــن البحــث ف ي� المستشــعرات وتطويرهــا‪ ،‬ومــن التفــاوض‬ ‫مــع وكالــة الفضــاء الحكوميــة والهيئــات الممولــة‪ ،‬قبــل أن تــرى أن‬ ‫ش‬ ‫م�وعــك قــد اختـ يـر للإطــاق‪ .‬بعــد ذلــك ثمــة احتمــال لحصــول‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫الطــاق أو ي� أثنــاء الوضــع ي� المــدار‪ ،‬أو ببســاطة‪،‬‬ ‫خطــأ ي� أثنــاء إ‬ ‫قــد ال تحصــل عــى البيانــات الـ ت‬ ‫ـ� تحتــاج إليهــا»‪.‬‬ ‫ي‬ ‫الخــرة ف� تكنولوجيــا أ‬ ‫لكــن التطــورات أ‬ ‫القمــار الصناعيــة‬ ‫ي ي‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫المصغــرة يمكــن أن تغـ يـر ذلــك‪ .‬فهــذه القمــار الصناعيــة ي� حجــم‬ ‫نســبيا؛ فهــي تُص َنــع‬ ‫والطــاق‬ ‫علبــة الحــذاء رخيصــة الصنــع إ‬ ‫ًّ‬ ‫مــن مكونــات ومستشــعرات متوافــرة تجاريًّــا‪ ،‬وتُرســل إىل المــدار‬ ‫إمــا كحمولــة ثانويــة أو عــى مـ ت ن‬ ‫ـ� صواريــخ صغـ يـرة قابلــة إلعــادة‬ ‫‪ 36‬أغسطس ‪2018‬‬

‫القمر الصناعي المصغر‬ ‫(كيوبسات) هو قمر صناعي‬ ‫ويصنَ ع من‬ ‫بحجم علبة حذاء ُ‬ ‫مكونات‪ ،‬ومستشعرات‬ ‫تجاريا‪ ،‬وهذا‬ ‫متوافرة‬ ‫ًّ‬ ‫ما يجعله رخيص الصنع‬ ‫نسبيا‪.‬‬ ‫واإلطالق‬ ‫ًّ‬

‫الطــاق‪،‬‬ ‫االســتعمال‪ .‬وبعــد إ‬ ‫تــد ور ا أل قمــا ر ا لصنا عيــة‬ ‫المصغــرة حــول أ‬ ‫ال رض عنــد‬ ‫ارتفاعــات تـ تـراوح بـ ي ن‬ ‫ـ� ‪ 350‬و‪500‬‬ ‫ن‬ ‫كيلومـ تـر لمــدة تـ تـراوح بـ يـ� بضعة‬ ‫أســابيع وأكـ ثـر من ســنة‪ ،‬وترســل بياناتهــا إىل أ‬ ‫الرض (قبــل أن ت‬ ‫تح�ق‬ ‫ُ ِ‬ ‫أ‬ ‫ف ي� النهايــة ف ي� أثنــاء عودتهــا ودخولهــا الغــاف الجــوي لــ�رض)‪.‬‬ ‫أمــا المزيــة الكـ بـرى ألحجامهــا الصغـ يـرة وتكاليفهــا المنخفضــة‬ ‫ســرا‬ ‫فهــي أنــه‬ ‫يمكــن إطــاق «كوكبــة» منهــا لتكويــن مــا يشــبه ي ً‬ ‫ناقــا مــن أ‬ ‫ت‬ ‫ً‬ ‫صــورا متعــددة عاليــة الدقــة‬ ‫تلتقــط‬ ‫الــ�‬ ‫قمــار‬ ‫ال‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫بمعــدالت تكــرار زمنيــة عاليــة‪.‬‬ ‫ويقــول ما ك َْيــب‪« :‬لــم يكــن هــذا النــوع مــن التكــرار ذي‬ ‫متاحــا مــن الفضــاء مــن قبــل»‪ ،‬ويضيــف قائـ ًـا‪:‬‬ ‫الدقــة العاليــة ً‬ ‫«إنــه ينطــوي عــى إمكانيــة زيــادة كفــاءة أعمــال عــى غــرار‬ ‫النقــاذ‬ ‫إدارة الكــوارث واالســتجابة لهــا‪ ،‬وذلــك بمراقبــة جهــود إ‬ ‫وتوجيههــا‪ ،‬أو إمكانيــة مالحقــة التغـ يـرات البيئيــة‪ ،‬وذلــك بتحديــد‬ ‫الم�وعــة لزالــة الغابــات ف� أ‬ ‫أ‬ ‫النشــطة غـ يـر ش‬ ‫المــازون عــى ســبيل‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫المثــال‪ .‬وإذا اســتطعنا رؤيــة المشــكالت وتحديدهــا ســلفًا‪ ،‬أو �ف‬ ‫ي‬ ‫أثنــاء حصولهــا‪ ،‬يمكننــا اتخــاذ إجــراءات لمعالجتهــا»‪.‬‬ ‫الونــة أ‬ ‫وقــد أطلــق فريــق ماكَيــب ف� آ‬ ‫الخـ يـرة ش‬ ‫م�و ًعــا م َّتسـقًا مع‬ ‫ْ ي‬ ‫رؤيــة للمملكــة العربيــة الســعودية ‪ ، 2030‬يســتعمل بيانــات مــن‬ ‫القمــار الصناعيــة المصغــرة وغ�هــا مــن أ‬ ‫أ‬ ‫القمــار الصناعيــة مــن‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫أجــل المســاعدة ي� مراقبــة مشــكالت أمــن الميــاه والغــذاء‪ .‬فنظـ ًـرا‬ ‫الســتخدام كميــات هائلــة مــن مصــادر الميــاه العذبــة بالمملكــة ف ي�‬ ‫الزراعــة‪ ،‬ســوف يســتخدم الفريــق بيانــات تلــك أ‬ ‫القمــار لمراقبــة‬

‫اكتشاف المياه‬

‫نسبيا لألقمار الصناعية «كيوبساتس» تعني أنه يمكن االستفادة منها في الحصول على صور عالية الدقة يمكن استخدامها‬ ‫إن األحجام الصغيرة‪ ،‬والتكلفة المنخفضة‬ ‫ًّ‬ ‫للوصول إلى زراعة أكثر فعالية‪.‬‬

‫صحــة المحاصيــل ومعــدالت الــري‪ ،‬بغيــة رســم صــورة واضحــة‬ ‫الســتخدام الميــاه داخــل البــاد‪ .‬وســوف يســاعد ذلــك عــى توجيه‬ ‫السياســات المســتقبلية الخاصــة بأمــن الميــاه‪.‬‬ ‫وعــى نحــو مشــابه‪ ،‬يمكــن تحليــل حالــة أمــن الغــذاء ال ُكلِّيــة‬ ‫باســتعمال بيانــات مــن أ‬ ‫القمــار الصناعيــة المصغــرة‪ .‬ووف ًقــا لمــا‬ ‫آ‬ ‫ـرا‪ ،‬مــن الممكــن الن تكويــن صــور يوميــة‬ ‫َّبينــه فريــق ماك َْيــب أخـ ي ً‬ ‫عاليــة الدقــة للحقــول المنفــردة‪ ،‬بدقــة تصــل إىل ثالثــة أمتــار‪.‬‬ ‫آ‬ ‫تقيــم صحــة‬ ‫ومــن هــذه الصــور‪ ،‬يمكــن لتقنيــات التع ُّلــم ال يل أن ِّ‬ ‫المحاصيــل المختلفــة وحالتهــا باســتخدام قياســات مــن مثــل‬ ‫ُمعامــل مســاحة الورقــة النباتيــة ومعــدالت ال َّنتــح‪ .‬وهــذا ســوف‬ ‫يم ِّكــن مــن إج ـراء تنبــؤات أكـ ثـر دقــة للإ نتاجيــات المحتملــة‪ ،‬ومــن‬ ‫متيحــا للمز ي ن‬ ‫ارعــ�‬ ‫تحديــد أمكنــة المشــكالت وأوقــات نشــوئها‪ً ،‬‬ ‫الجــراءات المناســبة‪.‬‬ ‫اتخــاذ إ‬ ‫أ‬ ‫ويقــول ما ك َْيــب‪ « :‬تُمكِّ ننــا تكنولوجيــا ال قمــار الصناعيــة‬ ‫أيضــا مــن تحليــل البيانات مــن أجــل تحديــد المحاصيل‬ ‫المصغــرة ً‬

‫«سوف يستخدم الفريق بيانات تلك‬

‫األقمار لمراقبة صحة المحاصيل ومعدالت‬ ‫الري‪ ،‬بغية رسم صورة واضحة الستخدام‬ ‫المياه داخل البالد»‪.‬‬

‫الـ تـ� تــزرع ف� أمكنــة معينــة‪ .‬ف� البلــدان أ‬ ‫الفريقيــة‪ ،‬عــى ســبيل‬ ‫ي ُ‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫المثــال‪ ،‬ثمــة ســجالت توضــح مــا يزرعــه كل مــزارع ي� قطعــة‬ ‫الصغــرة‪ .‬ويمكــن إرســال هــذه المعلومــات إىل قواعــد‬ ‫أرضــه‬ ‫ي‬ ‫بيانــات عامــة بغيــة المســاعدة عــى معالجــة مشــكالت أمــن‬ ‫النتــاج»‪.‬‬ ‫الغــذاء مــن خــال تعقُّــب إ‬ ‫أ‬ ‫ش‬ ‫حاليـــا �كات‬ ‫تصنـــع القمـــار الصناعيـــة المصغـــرة وتُطلقهـــا ًّ‬ ‫أ‬ ‫تجاري ــة ف ي� المق ــام الول‪ ،‬برغ ــم أن وكاالت الفض ــاء‪ ،‬ومنه ــا وكالت ــا‬ ‫أ‬ ‫أ‬ ‫أيضـــا بعـــض مبـــادرات‬ ‫تمـــول ً‬ ‫الفضـــاء المريكيـــة والوروبيـــة‪ِّ ،‬‬ ‫أ‬ ‫القمـــار الصناعيـــة المصغـــرة والنانويـــة‪.‬‬ ‫ويقــول ماك َْيــب‪« :‬لقــد اقمنــا عالقــات تعــاون قويــة مــع ش�كــة‬ ‫لتصنيــع أ‬ ‫القمــار الصناعيــة المصغرة تســمى بال ِنــت (‪www.planet.‬‬ ‫‪ .)com‬إن بيانــات أ‬ ‫القمــار الصناعيــة المصغــرة التابعــة لهــا متوافــرة‬ ‫للعلمــاء ف ي� جميــع المجــاالت مــن أجــل تحليلهــا‪ .‬إنهــا مصــدر رائــع‪.‬‬ ‫وبرغــم أن معظــم أ‬ ‫القمــار الصناعيــة المصغــرة ال يحمــل مكونــات‬ ‫بحثيــة مرتفعــة التكلفــة تجعــل المعايــرة مشــكلة‪ ،‬فإننــا نعمــل عــى‬ ‫آ‬ ‫ت‬ ‫ـ� توفر‬ ‫تطويــر طيــف مبتكــر مــن تقنيـ‬ ‫ـات التع ُّلــم ال يل والنمذجــة الـ ي‬ ‫بيانــات بحثيــة جيــدة لمراقبــة أ‬ ‫الرض»‪.‬‬ ‫ويـرى ماكَيـب أن أ‬ ‫القمـار الصناعيـة المصغـرة قادرة على تقديم‬ ‫ْ‬ ‫ف‬ ‫توفـر منصة السـتعراض‬ ‫أفـكار جديـدة ي� علـوم البيئـة‪ ،‬إضافـة إىل ي‬ ‫مستشـعرات وتكنولوجيات جديـدة مبتكرة للفضاء‪ .‬وباسـتغالل هذه‬ ‫المنظومـات البازغـة‪ ،‬يمكن قريبـا تطبيـق ت‬ ‫اسـراتيجيات تعالج بعض‬ ‫ً‬ ‫التحديـات الرئيسـية ف ي� الغـذاء والميـاه والبيئة عىل مسـتوى العالم‪.‬‬ ‫‪McCabe, M.F., Aragon, B., Houborg, R. & Mascaro,‬‬ ‫‪J. CubeSats in hydrology: Ultrahigh-resolution‬‬ ‫‪insights into vegetation dynamics and terrestrial‬‬ ‫‪evaporation. Water Resources Research 53,‬‬ ‫‪10017–10024 (2017).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪37 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫اكتشاف المياه‬

‫من اليسار إلى اليمين‪ :‬األستاذ سليم العويني‪ ،‬عبد القادر جيلك‪ ،‬ناصر سعيد‪ ،‬واألستاذ المساعد طارق النفوري‪.‬‬

‫شبكات‬ ‫مستشعرات‬ ‫لدراسة البحار‬ ‫بالضوء والصوت‬ ‫إماطة اللثام عن استراتيجيات جديدة لتحسين شبكات‬ ‫االستشعار الالسلكية المستقبلية تحت المائية الخاصة‬ ‫باألبحاث واالتصاالت البحرية‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬

‫يمكــن لشــبكات المستشــعرات‬ ‫ت‬ ‫ـ� تجمــع بيانــات عاليــة‬ ‫البحريــة الـ ي‬ ‫ف‬ ‫وترســلها ي� الزمــن الحقيقــي‬ ‫الجــودة ِ‬ ‫‪ 38‬أغسطس ‪2018‬‬

‫تغــر مــن فهمنــا للبيئــة الحيويــة‬ ‫أن ي ِّ‬ ‫وتحســن إدارة التلــوث‬ ‫البحريــة‪،‬‬ ‫ِّ‬ ‫والكــوارث‪ ،‬وتفيد الصناعــات العديدة‬ ‫ت‬ ‫الــ� تعتمــد عــى المــوارد البحريــة‪.‬‬ ‫ي‬

‫ويعكــف فريــق بحـث ي بجامعــة الملــك‬ ‫عبــد هللا للتقنيــة (كاوســت) عــى‬ ‫تصميــم وتنقيــح شــبكات مستشــعرات‬ ‫الســلكية تحــت مائيــة‪ ،‬يمكنها تحسـ ي ن‬ ‫ـ�‬ ‫يز‬ ‫تجهــرات االستشــعار البحــري‬ ‫الموجــودة إىل حــد بعيــد‪.‬‬ ‫ســتخدم المستشــعرات‬ ‫«حاليــا‪ ،‬تَ‬ ‫ِ‬ ‫ًّ‬ ‫ـات صوتية إلرســال‬ ‫تحــت المائيــة موجـ ٍ‬ ‫البيانــات»‪ ،‬بحســب قول نارص ســعيد‪،‬‬ ‫الــذي يعمــل عــى تصميــم مستشــعر‬ ‫ئ‬ ‫ت‬ ‫ـو� هجـ ي ن‬ ‫ـ� جديد مــع زمالئه‬ ‫ـو� ضـ ي‬ ‫صـ ي‬ ‫عبــد القــادر جيلــك‪ ،‬ومحمــد ســليم‬ ‫العويـن ي ‪ ،‬وطــارق النفــوري‪ .‬ويضيــف‪:‬‬ ‫ت‬ ‫ـو� يعمــل‬ ‫«لكــن مــع أن االتصــال الصـ ي‬ ‫عــر مســافات بعيــدة‪ ،‬فإنــه ال ينقــل‬ ‫ب‬ ‫ـدارا محــدو ًدا مــن البيانــات مــع‬ ‫إال مقـ ً‬ ‫تأخــر زمـن كبــر‪ .‬وقــد بينــت أ‬ ‫البحاث‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬ ‫َّ‬ ‫أ‬ ‫أيضــا أن الضجيج الــذي يولِّده‬ ‫الخـ يـرة ً‬ ‫ش ف‬ ‫تأثــرا ســي ًئا ف ي�‬ ‫البــر ي� البحــار يؤثــر ي ً‬ ‫الحيــاة البحريــة‪ .‬لــذا علينــا تطويــر‬

‫مستشــعرات بديلــة تتســم بالكفــاءة‬ ‫مــن حيــث اســتهالك الطاقــة وتحــد من‬ ‫التلــوث الضوضـ ئ ف‬ ‫و� الوقــت ذاتــه‬ ‫ي‬ ‫ـا�‪ ،‬ي‬ ‫تو ِّلــد بيانــات عاليــة الجــودة»‪.‬‬ ‫يتمثــل أحــد الخيارات ف ي� اســتخدام‬ ‫تكنولوجيــا اتصــال ضوئيــة ً‬ ‫بــدل مــن‬ ‫الصوتيــة‪ ،‬غـ يـر أن موجــات الضــوء ال‬ ‫تنتـ شـر إال إىل مســافات قصـ يـرة تحــت‬ ‫المــاء قبــل امتصاصهــا‪ .‬وتعتمــد‬ ‫أيضــا‬ ‫المستشــعرات الضوئيــة بشــدة ً‬ ‫عــى آليــات التوجيــه والمالحقــة‬ ‫نحــو صحيــح‬ ‫لضمــان توجيههــا عــى ٍ‬ ‫الشــارات واســتقبالها‪.‬‬ ‫بغيــة إرســال إ‬ ‫ت‬ ‫ـعرا هجي ًنــا‬ ‫لــذا يقــرح الفريــق مستشـ ً‬ ‫الشــارات‬ ‫قــادرا عــى نقــل ٍّكل مــن إ‬ ‫ً‬ ‫الصوتيــة والضوئيــة ف ي� آن واحــد‪.‬‬ ‫وبهــذه الطريقــة‪ ،‬يمكــن لعوامــة‬ ‫مخصصــة لجمــع بيانــات عنــد ســطح‬ ‫المــاء أن تتصــل بجميــع مستشــعرات‬ ‫ش‬ ‫المنتــرة تحتهــا‪.‬‬ ‫الشــبكة‬

‫اكتشاف المياه‬

‫إال أن البحــوث البحريــة تتطلــب‬ ‫إجــراء قياســات دقيقــة مــن مواقــع‬ ‫محــددة بدقــة‪ ،‬ولــذا يحتــاج الباحثون‬ ‫إىل معرفــة مــكان كل مستشــعر ف ي�‬ ‫كل وقــت‪ .‬وقــد اســتعمل الفريــق‬ ‫النمذجــة الرياضيــة لتطويــر تقنيــة‬ ‫أوليــة لتحديــد المواقــع‪.‬‬ ‫ويقول سـعيد‪« :‬باسـتعمال تقنيتنا‪،‬‬ ‫معلومـات عـن‬ ‫تُ ِرسـل المستشـعرات‬ ‫ٍ‬ ‫سـتقبلة إىل العوامـة‬ ‫شـدة إشـاراتها ُ‬ ‫الم َ‬ ‫السـطحية‪ .‬ف ي� حالـة مسـافات االتصال‬ ‫تسـتخد م المستشـعرات‬ ‫الكبـرة‪،‬‬ ‫ي‬ ‫ِ‬ ‫إشـارات صوتيـة‪ ،‬وإذا كان المستشـعر‬ ‫على مسـافة قريبـة مـن مستشـعر‬ ‫آخـر‪ ،‬فإنـه يرسـل إشـار ًة ضوئيـةً ً‬ ‫بـدل‬ ‫مـن ذلـك»‪.‬‬

‫«يحتاج العلماء‬ ‫إلى معرفة مكان‬ ‫كل مستشعر‬ ‫في كل وقت»‪.‬‬ ‫تجمــع ا لعوا مــة ا لســطحية‬ ‫قيا ســا ت متعــد د ة لمعلومــا ت‬ ‫ســتقبلة لــكل‬ ‫الم‬ ‫شــدة إ‬ ‫الشــارات ُ‬ ‫َ‬ ‫تقيــم تلــك القياســات‬ ‫ـم‬ ‫ـ‬ ‫ث‬ ‫ـعر‪،‬‬ ‫مستشـ‬ ‫ِّ‬ ‫مــن أجــل إعطــاء أ‬ ‫الفضليــة أل ث‬ ‫كــر‬ ‫الق ـراءات دقــةً قبــل حســاب مواضــع‬ ‫المستشــعرات المختلفــة‪.‬‬ ‫ويقــول فريقــا العوي ـن ي والنفــوري‬ ‫إن مستشــعراتهما ســتتطلب مصــدر‬ ‫جديــدا ً‬ ‫بــدل مــن االعتمــاد‬ ‫طاقــة‬ ‫ً‬ ‫أ‬ ‫قصــرة الجــل‪.‬‬ ‫عــى طاقــة بطاريــة‬ ‫ي‬ ‫وهــم يتصــورون اســتعمال منظومــة‬ ‫لجمــع الطاقــة تغــذي خاليــا وقــود‬ ‫باســتعمال طاقــة الطحالــب الدقيقــة‬ ‫أو الطاقــة الكهرضغطيــة (طاقــة‬ ‫الميكانيــ� )‪.‬‬ ‫الضغــط‬ ‫ي‬

‫ممتزّ فائق من هياكل معدنية‪-‬‬ ‫عضوية للتحكم في الرطوبة‬

‫هياكل معدنية‪-‬عضوية تستطيع امتصاص ِضعف وزنها‬ ‫من الماء ثم تحرره عندما تنخفض الرطوبة‪.‬‬ ‫‪P S E‬‬

‫ف‬ ‫مهمــا مــن‬ ‫يُ َع ُّ‬ ‫ــد التحكــم ي� الرطوبــة جان ًبــا ًّ‬ ‫الكبــرة مــن‬ ‫غــر أن احتياجاتــه‬ ‫ي‬ ‫تكييــف الهــواء‪ ،‬ي‬ ‫الطاقــة تجعــل طرقــه الشــائعة مكلفــة وضــارة‬ ‫بالبيئــة‪ .‬وقــد طــور الباحثــون بنيــة معدنيــة‪-‬‬ ‫عضويــة‪ ،‬قــادرة عــى التحكــم ‪-‬ضمــن مجــال‬ ‫ف‬ ‫وغــر‬ ‫تطبيقاتهــا‪ -‬ي� الرطوبــة بطريقــة اقتصاديــة ي‬ ‫ضــارة بالبيئــة‪.‬‬ ‫تشــتمل البــىن المعدنية‪-‬العضويــة عــى نــوى‬ ‫أو تكتــات معدنيــة ُم َث َّبتــة داخــل بنيــة مســامية‬ ‫عــن طريــق مجموعــات عضويــة رابطــة‪ .‬ومفتــاح‬ ‫تصميــم تلــك البــىن بخــواص محــددة يكمــن ف ي�‬ ‫القــدرة عــى التحكــم ف ي� حجــم مســامها ِوبناهــا‬ ‫الكيميائيــة‪ ،‬وذلــك بتغيــر أ‬ ‫الجــزاء المعدنيــة‬ ‫ي‬ ‫والعضويــة داخــل كل بنيــة‪.‬‬ ‫أكملــت دالل العــزي أطروحــة الدكتــوراة‬ ‫الخاصــة بهــا ضمــن مجموعــة محمــد الــداوودي‬ ‫البحثيــة بجامعــة الملــك عبــد هللا للعلــوم والتقنيــة‬ ‫(كاوســت)‪ ،‬حيــث يجــري تطويــر طيــف واســع مــن‬ ‫الب ـىن المعدنية‪-‬العضويــة لعــزل الغــازات وتنقيتهــا‬ ‫يز‬ ‫كيميائيــا‪ .‬وكان هــذا العمــل جــز ًءا مــن‬ ‫وتحف�هــا‬ ‫ًّ‬

‫وبعدئــذ شــغلت‬ ‫بحــث الدكتــوراة الخــاص بهــا‪،‬‬ ‫ٍ‬ ‫وظيفــة أســتاذ مســاعد ف ي� كاوســت‪.‬‬ ‫تز‬ ‫االمــراز‬ ‫تقــول العــزي‪« :‬تتصــف مادتنــا فائقــة‬ ‫النجــازات الناجحــة‬ ‫بخــواص فريــدة»؛ فاثنــان مــن إ‬ ‫تز‬ ‫المــراز‬ ‫ف ي� الهيــاكل المعدنيــة (‪)Cr-soc-MOF-1‬‬ ‫ف‬ ‫لكثــر مــن‬ ‫المــاء همــا اســتقرارها ي� المــاء‪ ،‬خالفًــا ي ٍ‬ ‫البــىن المعدنية‪-‬العضويــة المســامية‪ ،‬ومســامها‬ ‫كب�ة الســعة الـ تـ� تســتطيع امـ ت ز‬ ‫ـراز ِضعف‬ ‫الداخليــة ي‬ ‫ي‬ ‫وزنهــا مــن المــاء‪ .‬وثمــة خاصيــة مهمــة أخــرى هــي‬ ‫العكوســية الســهلة ت ز‬ ‫المــراز المــاء‪ .‬إذ يمكــن للمــاء‬ ‫الــذي يجــري ت ز‬ ‫امــرازه عندمــا تكــون مســتويات‬ ‫الرطوبــة عاليــة أن يتحــرر بســهولة عندمــا تنخفــض‬ ‫الرطوبــة‪ .‬وهــذا يعطــي مــاد ًة مثاليــةً للتحكــم ف ي�‬ ‫الرطوبــة ف� أ‬ ‫الماكــن المحصــورة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫الرئيــ� ف ي�‬ ‫يقــول يوســف بلمبخــوت‪ ،‬الباحــث‬ ‫ي‬ ‫مجموعــة الــداوودي‪« :‬يمثــل تنظيــم مســتويات‬ ‫الم�ايــدة ‪ -‬خصوصــا ف� أ‬ ‫الرطوبــة ت ز‬ ‫ال ماكــن‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫ا لدا خليــة وا لبيئــا ت ا لمغلقــة كمقصــورا ت‬ ‫ن‬ ‫والمبــا� المكيفــة الهــواء‪ -‬تحد يًــا‬ ‫الطائــرات‬ ‫ي‬ ‫كبــرا‪ .‬فالمنظومــات المعهــودة تســتهلك مقاديــر‬ ‫يً‬ ‫تصميمــا دقيقًــا‬ ‫وتتطلــب‬ ‫الطاقــة‪،‬‬ ‫مــن‬ ‫ة‬ ‫كبــر‬ ‫ي‬ ‫ً‬

‫‪Saeed, N., Celik, A.,‬‬ ‫‪Al-Naffouri, T.Y. & Alouini,‬‬ ‫‪M-S. Energy harvesting hybrid‬‬ ‫‪acousticoptical underwater‬‬ ‫‪wireless sensor networks‬‬ ‫‪localization. Sensors 18,‬‬ ‫‪PiiE51 (2018).‬‬

‫المؤلفون الثالثة المشاركون في الدراسة (من اليسار إلى اليمين)‪ :‬هيمانشو أجاروول‪ ،‬ونورا‬ ‫السعدون‪ ،‬وبراشانت بهات‪.‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪39 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫اكتشاف المياه‬

‫ِّ‬ ‫مرشحات‬ ‫دور السخام في‬ ‫مياه الصرف الصحي‬

‫ِّ‬ ‫مرشحات مياه الصرف الصحي أن تبطئ‬ ‫يمكن لطبقة السخام في‬ ‫انتشار مقاومة المضادات الحيوية‪.‬‬ ‫بلورات ‪ Cr-soc-MOF-1‬الفائقة االمتزاز‪.‬‬

‫‪B E S E‬‬

‫دالل العزي‬

‫وتكاليــف باهظــة»‪.‬‬ ‫هــذه المــادة الجديــدة ليســت ســوى أحــد‬ ‫ـرام الــداوودي الطويــل أ‬ ‫نواتــج الـ ت ز‬ ‫الجــل باســتقصاء‬ ‫ف‬ ‫ىن‬ ‫و� ذلــك‬ ‫إمكانــات البــ المعدنية‪-‬العضويــة‪ .‬ي‬ ‫يقــول الــداوودي‪« :‬وفــق مــا نعلــم‪ ،‬تتفــوق بنيتنــا‬ ‫تز‬ ‫الممــرة للمــاء عــى‬ ‫المعدنية‪-‬العضويــة الجديــدة‬ ‫جميــع البــىن المعدنية‪-‬العضويــة المعروفــة مــن‬ ‫حيــث الســعة والعكوســية أ‬ ‫والداء المتكــرر»‪ .‬وهــذه‬ ‫العكوســية الســهلة لهــذه البنيــة المعدنية‪-‬العضويــة‬ ‫ســتكون جوهريــةً لتطبيقاتهــا التجاريــة‪ .‬وقــد‬ ‫فعــا عــى ت ز‬ ‫حافــظ الفريــق ً‬ ‫امــراز المــاء وتحريــره‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫عــر ث‬ ‫ز‬ ‫ز‬ ‫ين‬ ‫أكــر مــن ‪ 100‬دورة ام�از‪-‬انــراز‪.‬‬ ‫االســتثنائي� ب‬ ‫أيضــا أن البــىن المعدنيــة‪-‬‬ ‫ويؤكــد الــداوودي ً‬ ‫تز‬ ‫لتوفــر حلــول‬ ‫الممــرة للمــاء جاهــزة‬ ‫العضويــة‬ ‫ي‬ ‫غــر تنظيــم الرطوبــة‪،‬‬ ‫فعالــة لتحديــات أخــرى ي‬ ‫منهــا معالجــة مشــكلة نــدرة المــاء واالســتدامة‬ ‫البيئيــة بطــرق تتســم بالكفــاءة مــن حيــث اســتهالك‬ ‫المكانيــات تجميــع مــاء صالــح‬ ‫الطاقــة‪ .‬ومــن تلــك إ‬ ‫ش‬ ‫تقطــر‬ ‫للــرب مــن الهــواء الســتعماله ف ي� عمليــات‬ ‫ي‬ ‫المــاء وتنقيتــه‪.‬‬ ‫آ‬ ‫ويعمــل الباحثــون الن عــى زيــادة حجــم‬ ‫المــواد الممـ ت ز‬ ‫ـرة للمــاء؛ بغــرض اســتعراض إمكاناتهــا‬ ‫التجاريــة واالنتقــال إىل التطبيقــات الواقعيــة‪.‬‬

‫لوقت طويـل‪ ،‬كان يُنظَـر إىل تراكُم السـخام‬ ‫على أغشـية معالَجـة ميـاه الصرف الصحـي‬ ‫غـر أنـه يمكن أن يسـاعد عىل‬ ‫باعتباره مشـكلة‪ ،‬ي‬ ‫المقاومـة للمضـادات الحيوية‪،‬‬ ‫إزالـة الجراثيـم‬ ‫ِ‬ ‫مقاومـة المضـادات الحيوية مـن مياه‬ ‫وجينـات َ‬ ‫ت‬ ‫الـ� تجـري معالجتهـا ف ي� المفاعلات‬ ‫الصرف ي‬ ‫أ‬ ‫الحيويـة ذات الغشـية الالهوائيـة‪.‬‬ ‫ونظـرا إىل أن ميـاه الصرف الصحـي‬ ‫ً‬ ‫مشـوبة بالمضـادات الحيويـة المسـتعملة ف ي�‬ ‫عتـر‬ ‫المستشـفيات‪ ،‬والمنـازل‪ ،‬والزراعـة‪ ،‬تُ ب َ‬ ‫محطـات المعالجـة أماكـن مالئمـة محتملـة‪،‬‬ ‫تكتسـب فيها الجراثيم مقاومةً لهذه المضادات‬ ‫بـ� أ‬ ‫الحيويـة‪ ،‬وتنقـل جينـات المقاومة ي ن‬ ‫النواع‪.‬‬ ‫وقـد عملـت بيينـج هونـج‪ ،‬مـن مركـز تحلية‬ ‫المياه وإعادة استعمالها بجامعة الملك عبد هللا‬ ‫للتقنية (كاوسـت)‪ ،‬مـع طالـب الدكتـوراة لديها‬ ‫ت‬ ‫الـ� يؤثر بها‬ ‫هونج تشـينج‪ ،‬عىل معرفة الكيفية ي‬ ‫الحشـف الحيـوي‪ ،‬أو السـخام ت‬ ‫الم�اكـم‪ ،‬عىل‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫الملوثات من ميـاه الرصف‬ ‫الـ� ترشـح ِّ‬ ‫الغشـية ف ي‬ ‫أ‬ ‫الصحـي‪ ،‬ي� قـدرة تلـك الغشـية على ترشـيح‬ ‫المقاومة للمضادات الحيوية وجينات‬ ‫الجراثيم‬ ‫ِ‬ ‫مقاومة المضـادات الحيويـة الجرثومية‪.‬‬ ‫َ‬

‫يقـول تشـينج‪« :‬مـن المتعـارف عليـه أن‬ ‫الحشـف الحيـوي يمثـل مشـكلة‪ ،‬وبصفتنـا‬ ‫ين‬ ‫مهندسـ�‪ ،‬نـود عـاد ًة إزالـة طبقـة السـخام؛‬ ‫ألنهـا تمنـع تدفُّـق المـاء‪ .‬لكـن دراسـتنا َّبي َنـت‬ ‫أنـه يمكـن للسـخام أن يسـاعد ف ي� إزالـة‬ ‫الملوثـات من مياه الصرف‪ ،‬وذلك بـأن يعمل‬ ‫ِّ‬ ‫كطبقـة تقـوم ت ز‬ ‫بام�ازهـا»‪.‬‬ ‫ً‬ ‫مفاعل حيويًّا‬ ‫وقد استعملت هونج وتشـينج‬ ‫مخـري‪ ،‬جـرى تلقيمـه بميـاه رصف‬ ‫ذا حجـم ب‬ ‫تخليقيـة‪ ،‬تحتوي على ثالثة أنواع مـن الجراثيم‬ ‫المقاومـة للمضـادات الحيوية‪ ،‬وثالثـة أنواع من‬ ‫ِ‬ ‫مقاومـة المضـادات الحيوية‪.‬‬ ‫جينـات َ‬ ‫يعالـج المفاعـل‬ ‫التجريـ� ميـاه الصرف‬ ‫بي‬ ‫غـر‬ ‫باسـتعمال كائنـات دقيقـة الهوائيـة‪ ،‬أي ي‬ ‫مسـتهلكة أ‬ ‫ين‬ ‫كسـج�‪ ،‬إذ تعمل تلك الكائنات‬ ‫لل‬ ‫ِ‬ ‫والملوثـات‬ ‫على اسـتهالك المـواد الصلبـة‬ ‫ِّ‬ ‫وتفكيكهـا‪ .‬تتصـف المفاعلات الحيويـة‬ ‫الغشـائية بكونها بدائل مسـتدامة للمفاعالت‬ ‫الحيويـة الغشـائية الهوائيـة‪ .‬فالمفاعلات‬ ‫الهوائيـة تسـتخدم كائنـات دقيقـة مسـتهلكة‬ ‫أ‬ ‫ين‬ ‫كسـج� من أجـل تفكيـك الملوثات‪ ،‬وهذا‬ ‫لل‬ ‫كثـرا مـن الطاقـة مـن‬ ‫مـا يجعلهـا تتطلـب ي ً‬ ‫أجـل تهويـة المنظومـة‪.‬‬

‫‪Abtab, S.M.T., Alezi, D., Bhatt, P.M.,‬‬ ‫‪Shkurenko, A., Belmabkhout, Y., Aggarwal,‬‬ ‫‪H., Weseliński,L.J., Alsadun, N., Samin,‬‬ ‫‪U., Hedhili, M.N. & Eddaoudi., M. Reticular‬‬ ‫‪chemistry in action: A hydrolytically stable‬‬ ‫‪MOF capturing twice its weight in adsorbed‬‬ ‫‪water. Chem 4, 94-105 (2018).‬‬

‫‪ 40‬أغسطس ‪2018‬‬

‫بيينج هونج (اليسار) وطالب الدكتوراة هونج تشينج يدرسان التلويث الحيوي لألغشية التي‬ ‫ِّ‬ ‫مقاومة‬ ‫المقاومة للمضادات الحيوية‪ ،‬وجينات‬ ‫ترشح ملوثات مياه الصرف الصحي‪ ،‬والجراثيم‬ ‫َ‬ ‫ِ‬ ‫المضادات الحيوية‪.‬‬

‫اكتشاف المياه‬

‫جـرى ترشـيح ميـاه الصرف المعا لَجـة‬ ‫مرشـحات ذات طبقـات ت ز‬ ‫م�ايـدة‬ ‫عـر ثالثـة ِّ‬ ‫ب‬ ‫مـن الحشـف الحيـوي‪ .‬وقورنـت النتائـج‬ ‫بميـاه رصف ُمعالَجـة على نحـو مشـابه‪ ،‬لكن‬ ‫بواسـطة غشـاء جديـد نظيـف‪.‬‬ ‫ووجـدت هونـج وتشـينج أن إزالـة جينات‬ ‫مقاومـة المضـادات الحيويـة مـن ميـاه‬ ‫َ‬ ‫الصرف قد تحسـنت مـع ازدياد ُسـمك طبقة‬ ‫الحشـف الحيـوي على الغشـاء‪.‬‬ ‫المقاومـة للمضـادات‬ ‫لكـن إزالـة الجراثيـم‬ ‫ِ‬ ‫تنـح النحـو نفسـه‪.‬‬ ‫الحيويـة لـم ُ‬ ‫غـر الملـوث‬ ‫فقـد أزال الغشـاء الجديـد ي‬ ‫بالحشـف الحيـوي مـا يصـل إىل ‪99.999‬‬ ‫بالمئـة مـن الجراثيـم مـن ميـاه الصرف‪ .‬لكن‬ ‫مـع بـدء طبقـة الحشـف الحيـوي ت‬ ‫بال�اكـم‪،‬‬ ‫انخفضـت تلـك الكفـاءة إىل ‪ 99‬بالمئـة‪ ،‬ثـم‬ ‫ارتفعـت ثانيـة إىل ‪ 99.999‬بالمئـة عندمـا‬ ‫ئ‬ ‫حد حرج‪،‬‬ ‫أصبح الغشـاء‬ ‫الالهـوا� ملوثًـا إىل ٍّ‬ ‫ي‬ ‫وذاك هـو الطـور الـذي توقفـت فيـه طبقـة‬ ‫الحشـف الحيـوي عـن ت‬ ‫ال�اكـم‪.‬‬ ‫يقـول تشـينج‪« :‬هـذا يوحـي بـأن العمـل‬ ‫الجل للمفاعالت الحيوية ذات أ‬ ‫الطويل أ‬ ‫الغشية‬ ‫مفيـدا»‪.‬‬ ‫الالهوائيـة يمكـن أن يكـون ً‬ ‫وتقـول هونـج‪« :‬تعن ي هـذه النتائـج أن‬ ‫أ‬ ‫حـاك‬ ‫الغشـية المـزودة بطبقـة سـطحية تُ ي‬ ‫طبقـات الحشـف الحيـوي يمكـن أن تسـاعد‬ ‫غـر المرغـوب فيهـا مـن‬ ‫ف ي� إزالـة‬ ‫الملوثـات ي‬ ‫ِّ‬ ‫ت‬ ‫الـ� ش‬ ‫تنر مقاومة‬ ‫ميـاه الصرف‪ ،‬ومنهـا تلـك ي‬ ‫المضـادات الحيويـة»‪.‬‬ ‫لتكبـر مفاعلـه الحيـوي من‬ ‫يخطـط الفريـق ي‬ ‫أجل معالجة مياه الرصف الناتجة عن اسـتهالك‬ ‫أيضـا مـع‬ ‫مجتمـع كاوسـت‪ .‬ويتعـاون الفريـق ً‬ ‫إكـرام بليلـو‪ ،‬مـن برنامـج علـوم النباتـات‪ ،‬ف ي�‬ ‫مجال اختبـار اسـتخدام ميـاه الصرف الصحي‬ ‫المعالَجـة لـري المحاصيـل الزراعيـة‪.‬‬ ‫ُ‬ ‫وتقـول هونج‪« :‬نأمـل أن توفر هذه الدراسـة‬ ‫ت‬ ‫ال� تشـتمل على اختصاصات متعـددة ف ي� علم‬ ‫أي‬ ‫الحيـاء الدقيقـة التطبيقيـة والهندسـة وعلـوم‬ ‫النبـات‪ ،‬نظـر ًة شـاملة إىل كيفية اسـتعمال الماء‬ ‫المعالَـج على الوجـه أ‬ ‫المثل»‪.‬‬ ‫ُ‬

‫استغالل الطاقة‬ ‫الشمسية‬ ‫للحصول على‬ ‫ماء نظيف‬ ‫تصميم ثالثي األبعاد لمولد‬ ‫بخار شمسي يستغل كل‬ ‫دفقة من طاقة ضوء الشمس‬ ‫من أجل إنتاج ماء عذب‪.‬‬

‫‪B E S E‬‬ ‫ش‬ ‫إن تنقية الماء لجعله نظيفًا بمـا يكفي لل�ب تتطلب‬ ‫كب�ا مـن الطاقة‪ .‬وقد توصل فريـق بجامعة الملك‬ ‫ً‬ ‫قدرا ي ً‬ ‫عبد هللا للعلوم والتقنية (كاوسـت) إىل طريقة إلنتاج ماء‬ ‫عذب نظيـف باسـتخدام طاقة ضـوء الشـمس‪ .‬إذ يمكن‬ ‫ثلا� أ‬ ‫ث‬ ‫البعـاد‪ ،‬الـذي‬ ‫اسـتخدام مولـد البخـار‬ ‫الشـمس ي‬ ‫ي‬ ‫يسـتخدم الطاقـة بصـورة فعالـة شـبه مثاليـة‪ ،‬لتحويل‬ ‫مـاء البحر إىل مـاء ش�ب‪ً ،‬‬ ‫فضلا عن تنظيف ميـاه الرصف‬ ‫أيضـا‪ ،‬وذلك بطريقـة يغ� ضـارة بالبيئة‪.‬‬ ‫الصحي ً‬ ‫الشـمس هـو مـادة «حرارية‬ ‫ومفتـاح مولـد البخـار‬ ‫ي‬ ‫ضوئيـة» تمتـص ضـوء الشـمس وتحـول الطاقـة‬ ‫الملتقطـة إىل حـرارة‪ .‬ي ن‬ ‫وحـ� وضعها عىل سـطح ُمبلل‪،‬‬ ‫يتحـول المـاء الـذي تمتصـه المـادة الحراريـة الضوئية‬ ‫إىل بخـار يمكـن تجميعـه على شـكل مـاء نقـي‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ال� تمتص‬ ‫لقـد كان صنع المواد الحراريـة الضوئية‪ ،‬ي‬ ‫موضع‬ ‫كامل طيـف الطاقة الموجودة ف ي� ضوء الشـمس‪،‬‬ ‫َ‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫خ�‪ .‬وقد ي َّ ن‬ ‫تبـ� أن المواد‬ ‫اهتمام بينـج وانج ي� بحثـه ال ي‬ ‫داكنـة اللـون المسـماة أ‬ ‫الكاسـيد المعدنيـة المختلطـة‬ ‫تُ َعـد مـواد حرارية‪-‬ضوئية متينـة وفعالة‪.‬‬ ‫حى آ‬ ‫ت‬ ‫الن‪ ،‬صنـع وانـج وفريقـه مولـدات بخـار‬ ‫شمسـية باسـتخدام صفائـح حرارية ضوئية مسـطحة‪.‬‬

‫ويقـول‪« :‬لقد دفـع عملنا السـابق االسـتخدام الفعال‬ ‫ف‬ ‫حـد يناهـز‬ ‫للطاقـة ي� المـواد الحراريـة الضوئيـة إىل ٍّ‬ ‫أ‬ ‫جعــلُها ثالثيـة البعـاد هـو‬ ‫الحـد النظـري»‪ .‬وكان ْ‬ ‫الخطـوة المنطقيـة التاليـة‪ ،‬وفـق قولـه‪.‬‬ ‫إال أن مـواد وانـج الثنائيـة أ‬ ‫البعـاد كانت تفقـد طاقةً‬ ‫ين‬ ‫مـن خلال ي ن‬ ‫ئيسـيت�‪ :‬انعـكاس ضـوء الشـمس‬ ‫آليتـ� ر‬ ‫والشـعاع الحراري الصـادر من المادة السـاخنة‬ ‫الوارد‪ ،‬إ‬ ‫غـر أن وانـج تغلَّـب عىل ذلك‬ ‫إىل البيئـة المحيطـة بها‪ .‬ي‬ ‫الفقـد بصنـع بىن حراريـة ضوئيـة ثالثيـة أ‬ ‫البعـاد على‬ ‫شـكل كأس؛ إذ أعاد جدار الكأس التقـاط كل الطاقة ال�ت‬ ‫ي‬ ‫هاتـ� آ‬ ‫ال ي ن‬ ‫عـر ي ن‬ ‫تقريبا‪.‬‬ ‫تُفقَـد ب‬ ‫ليتـ� ً‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫و� الواقع‪ً ،‬‬ ‫بـدل من فقد الطاقـة ي� البيئة المحيطة‪،‬‬ ‫ي‬ ‫استطاع الكأس اكتسـاب طاقة إضافية منها‪ .‬فباستخدام‬ ‫التصويـر أ‬ ‫بالشـعة تحـت الحمـراء لقيـاس درجـة حـرارة‬ ‫الـكأس‪ ،‬ي َّ ن‬ ‫بـ� الفريـق أنـه برغـم أن قعـر الـكأس يصبـح‬ ‫سـاخ ًنا تحت ضوء الشـمس‪ ،‬فإن بخـر المـاء الرسيع من‬ ‫بعيدا‪ ،‬وبذلـك يبقى جدار‬ ‫جدار الكأس يحمل السـخونة ً‬ ‫الكأس أبـرد من محيطـه‪ ،‬ولذا يسـحب الجدار حـرار ًة من‬ ‫إضافيـا‬ ‫مصـدر طاقـة‬ ‫الهـواء المحيـط بـه‪ ،‬وهـذا يم ِّثـل‬ ‫َ‬ ‫ًّ‬ ‫علاوة عىل الطاقة الشمسـية‪ .‬ويقـول وانج‪« :‬هـذا يؤدي‬ ‫القيـاس لدينا»‪.‬‬ ‫العـال‬ ‫إىل معـدل بَخـر الماء‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫شـمس صنعـه الفريـق ف ي�‬ ‫بخـار‬ ‫مولـد‬ ‫اتصـف أول‬ ‫ي‬ ‫عـام ‪ 2015‬بفاعليـة تحويـل طاقـة شمسـية إىل طاقـة‬ ‫ف‬ ‫«و� هـذا‬ ‫بخـار مـاء مقدارهـا ‪ .%56‬ويقـول وانـج‪ :‬ي‬ ‫العمـل حصلنـا على فاعليـة تناهـز المئـة بالمئـة»‪.‬‬ ‫أمــا خطــوة الفريــق التاليــة فســتكون اختبــار‬ ‫الجهــاز بواســطة عينــات مــاء حقيقيــة‪ ،‬وقيــاس قدرتــه‬ ‫والتلــوث الحيــوي‪ ،‬قبــل‬ ‫عــى التعامــل مــع الملــح‬ ‫ُّ‬ ‫التوســع ف ي� العمليــة‪.‬‬ ‫إ‬ ‫القــدام عــى ُّ‬ ‫‪Shi, Y., Li, R., Jin, Y., Zhuo, S., Shi, L.‬‬ ‫‪Chang, J., Hong, S., Ng, K-C & Wang, P.‬‬ ‫‪A 3D photothermal structure towards‬‬ ‫‪improved energy efficiency in solar steam‬‬ ‫‪generation. Joule 6, 1171-1186 (2018).‬‬

‫‪Cheng, H. & Hong, P. Removal‬‬ ‫‪of antibiotic-resistant bacteria‬‬ ‫‪and antibiotic resistance genes‬‬ ‫‪2018 RENYUAN LI‬‬

‫‪affected by varying degrees of‬‬ ‫‪fouling on anaerobic microfiltration‬‬ ‫‪membranes. Environmental Science‬‬ ‫‪& Technology 51, 21 12200–12209‬‬ ‫‪(2017).‬‬

‫ُيعالِ ج توليد البخار الشمسي مياه الصرف الصحي‪ ،‬ويحمل إمكانيات كبيرة لتوفير ماء مالئم ألغراض الزراعة‪.‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪41 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫إن أﻫﺪاف "ﻣﺮﻛﺰ ﺗﺤﻠﻴﺔ‬ ‫وإﻋﺎدة اﺳﺘﺨﺪام اﻟﻤﻴﺎه"‬ ‫‪ WDRC‬ذات ﺻﻠﺔ ﺑﺎﻟﺘﺤﺪﻳﺎت‬ ‫اﻟﺘﻲ ﺗﻮاﺟﻪ اﻟﻤﻤﻠﻜﺔ اﻟﻌﺮﺑﻴﺔ‬ ‫اﻟﺴﻌﻮدﻳﺔ وﺑﺎﻗﻲ دول اﻟﻌﺎﻟﻢ‬ ‫أﺟﻤﻊ‪ .‬واﻟﻤﻬﻤﺔ اﻟﻤﻮﻛﻠﺔ‬ ‫ﻟﻠﺒﺎﺣﺜﻴﻦ ﻫﻲ ﺗﻄﻮﻳﺮ وﺗﺤﺴﻴﻦ‬ ‫ﻋﻤﻠﻴﺎت ﻣﻦ ﺷﺄﻧﻬﺎ أن ﺗﻮﻓﺮ‬ ‫اﻟﻤﻴﺎه اﻟﺼﺎﻟﺤﺔ ﻟﻠﺸﺮب ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻤﻨﺎﻃﻖ اﻟﺘﻲ أﺻﺎﺑﻬﺎ اﻟﺠﻔﺎف‪.‬‬ ‫ﻳﻌﻤﻞ ﺟﻬﺎز ﻓﺤﺺ اﻟﺘﻨﺎﺿﺢ‬ ‫‪ Osmo Inspector‬ﻋﻠﻰ اﺧﺘﺒﺎر‬ ‫أﻧﻮاع ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﻣﻦ اﻷﻏﺸﻴﺔ؛‬ ‫ﻟﺘﺤﺪﻳﺪ ﻣﺪى ﻣﻼءﻣﺘﻬﺎ‬ ‫ﻟﻼﺳﺘﺨﺪام ﻓﻲ اﻟﻤﻔﺎﻋﻼت‬ ‫اﻟﺤﻴﻮﻳﺔ ﻟﺘﻨﻘﻴﺔ ﻣﻴﺎه اﻟﺼﺮف‪.‬‬ ‫إﻳﻤﺎن اﻟﻄﺎل‬

‫ﻓﻨﻲ أﺑﺤﺎث‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪WDRC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫كيمياء ومواد‬

‫مرونة من‬ ‫أجل موجة‬ ‫السيليكون‬ ‫التالية‬

‫قطع سيليكون صلبة فائقة‬ ‫الرقة متصلة عبر روابط معدنية‬ ‫متشابكة تُ نتج خاليا شمسية‬ ‫فائقة المرونة وعالية الكفاءة‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬

‫ت‬ ‫الســراتيجية تســتخدم دائــرة‬ ‫يمكــن‬ ‫ألومنيــوم مطبوعــة بتقنيــة الشاشــة الحريريــة‬ ‫إلكســاب خاليــا الســيليكون الشمســية مرونــةً‬ ‫فائقــة أن تحــول تلــك الخاليــا إىل مصــادر‬ ‫محمولــة للطاقــة‪ .‬تســتطيع مصــادر الطاقــة‬ ‫تلــك ت‬ ‫–الــ� طورتهــا جامعــة الملــك عبــد هللا‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫للعلــوم والتقنيــة (كاوســت)– أن تســاعد ي� تلبية‬ ‫الم�ايــد عــى أ‬ ‫الطلــب ت ز‬ ‫الجهــزة القابلــة لالرتــداء‬ ‫أ‬ ‫والــزرع‪ ،‬والشاشــات القابلــة للطــي‪ ،‬واللــواح‬ ‫الشمســية المدمجــة بالمركبــات‪.‬‬ ‫يوجــد الســيليكون المتبلــر بوفــرة ف ي�‬ ‫كبــر‪،‬‬ ‫الطبيعــة‪ ،‬وهــو قابــل للتطويــر إىل حــد ي‬ ‫ولــه خــواص كهروضوئيــة موثوقــة‪ ،‬ومتســقة‪،‬‬ ‫وتغــري بتطويــر الخاليــا الشمســية الصناعيــة‪،‬‬ ‫غــر أن صالبتــه ووزنــه يَعوقــان إمكانيــة‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونيــات المرنــة‪.‬‬ ‫اســتخدامه ي� إ‬ ‫وقــد أخفقــت محــاوالت تعزيــز مرونــة‬ ‫المــادة عــن طريــق إنتــاج أغشــية رقيقــة‪ ،‬مــع‬ ‫الحفــاظ عــى كفــاءة الجهــاز ف ي� الوقــت نفســه؛‬ ‫فقــد انخفضــت كفــاءة أداء الخاليــا الشمســية‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫الــ� يقــل ُســمكها‬ ‫الناتجــة بالنســبة للغشــية ي‬ ‫عــن ‪ 250‬ميكرومـ تـرا‪ .‬يقــول محمــد حسـ ي ن‬ ‫ـ�‪ ،‬قائد‬ ‫ً‬ ‫الســمك‪ ،‬ال يمكــن إنتــاج‬ ‫الفريــق‪« :‬عنــد هــذا ُّ‬ ‫خاليا شمسية متبلرة‬ ‫صلبة (إلى اليسار)‬ ‫ومرنة‪ ،‬مصنوعة من‬ ‫السيليكون‪.‬‬

‫خاليــا ســيليكون شمســية مرنــة»‪.‬‬ ‫و آ‬ ‫الن‪ ..‬ابتكــر فريــق حسـ ي ن‬ ‫ـ� منظومــة مموجــة‬ ‫تتكــون مــن ش�ائــح ســيليكون رقيقــة صلبــة‬ ‫باســتخدام ما يســمى الخاليا الشمســية المتشابكة‬ ‫خلفيــا‪ .‬تتصــل ش‬ ‫معــا بواســطة‬ ‫ال�ائــح ً‬ ‫المتصلــة ًّ‬ ‫روابط ألومنيــوم مطبوعة بتقنية الطباعة بالشاشــة‬ ‫الحريريــة‪ .‬وتوضــع تلــك الروابــط ف ي� الجــزء الخلفي‬ ‫لتحسـ ي ن‬ ‫ـ� امتصــاص الضــوء عنــد مقدمــة الخليــة‬ ‫الشمســية وتســهيل إجـراء أيــة تعديالت عــى مادة‬ ‫ن‬ ‫الســيليكون النشــطة‪ .‬ويمكــن للمنظومــة أن تنثـ ي‬ ‫ً‬ ‫أشــكال متعــددة‪ ،‬مثــل الشــكل المتعــرج‬ ‫وتأخــذ‬ ‫أ‬ ‫والب ـىن ذات الوجــه المزدوجــة‪ ،‬دون أن تنكــر أو‬ ‫تفقــد كفاءتهــا ف ي� تحويــل الطاقــة‪.‬‬ ‫ابتــدا ًء بخاليــا شمســية ســيليكونية متبلــرة‬ ‫ـرا‬ ‫كبـ يـرة الحجــم‪ ،‬حـ َّـول الباحثــون جــز ًءا صغـ ي ً‬ ‫ت‬ ‫ـرا‪،‬‬ ‫مــن الخاليــا إىل ش�ائــح ُ‬ ‫بســمك ‪ 140‬ميكرومـ ً‬ ‫بســمك الجــزء المتبقــي فــوق‬ ‫مــع االحتفــاظ ُ‬ ‫ت‬ ‫ـرا‪ .‬تقــول الباحثــة الرئيســية ربــاب‬ ‫‪ 240‬ميكرومـ ً‬ ‫باهـ بـري –وهــي طالبــة دكتــوراة ســعودية نالــت‬ ‫درجــة البكالوريــوس ف� ي ز‬ ‫الف�يــاء مــن كاوســت‪:-‬‬ ‫ي‬ ‫«أتــاح لنــا هــذا تخفيــض نصــف قطــر االنحنــاء‬ ‫ت‬ ‫ميكرومــرا‪ ،‬مــع الحفــاظ عــى‬ ‫للخليــة إىل ‪140‬‬ ‫ً‬ ‫كبــر (‪ ،)%18‬وهمــا إنجــازان‬ ‫كفــاءة جــزء ي‬ ‫قياســيان ٍّ‬ ‫لــكل مــن كفــاءة خليــة الســيليكون‬ ‫الشمســية وقدرتهــا عــى االنثنــاء»‪.‬‬ ‫بـ ي َّ ن‬ ‫ـ� الباحثــون أن سلســلةً مــن خمــس خاليــا‬ ‫شمســية مموجــة أضــاءت صمامــات ثنائيــة‬ ‫مشــعة للضــوء متعــددة أ‬ ‫اللــوان‪ .‬كمــا قامــوا‬ ‫أيضــا بلــف الخاليــا حــول كــوب زجاجــي ت ز‬ ‫ل�ويــد‬ ‫ً‬ ‫نظــام مصغــر لكشــف الرطوبــة موضــوع عــى‬ ‫التعــرض للضــوء‬ ‫ورقــة نبــات بالطاقــة‪ .‬وعنــد‬ ‫ُّ‬ ‫مكتــ� ولظــروف الرطوبــة‪ ،‬قــام‬ ‫مــن مصبــاح ب ي‬ ‫النظــام بتشــغيل صمــام ئ‬ ‫ثنــا� مشــع للضــوء‬ ‫ي‬ ‫ذك‪.‬‬ ‫‪ ،LED‬وإرســال إشــعار إىل هاتــف ي‬ ‫حاليــا طر ًقــا الســتغالل تلــك‬ ‫ويــدرس الفريــق ًّ‬ ‫الخاليا الشمســية المموجــة‪ ،‬يمكن اســتخدامها ف ي�‬ ‫أكـ ثـر الطوبولوجيــات تعقيـ ًـدا‪ ،‬كمــا يقول حسـ ي ن‬ ‫ـ�‪،‬‬ ‫الــذي يضيــف ً‬ ‫قائــا‪« :‬النهــج الــذي نســتخدمه‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫يل�‬ ‫مالئــم لـ»شــبكة إن�نــت الشــياء» ويمكــن أن ب ي‬ ‫متطلَّبــات طيــف واســع مــن التطبيقــات»‪.‬‬ ‫‪Bahabry, R.R., Kutbee, A.T., Khan,‬‬ ‫‪S., Sepulveda, A.C., Wicaksono,‬‬ ‫‪I., ... & Hussain,M.M. Corrugation‬‬ ‫‪architecture enabled ultra-flexible‬‬ ‫‪wafer-scale high-efficiency‬‬ ‫‪monocrystalline silicon solar cell.‬‬ ‫‪Advanced Energy Materials 12,‬‬ ‫‪1702221 (2018).‬‬

‫يمكن لمعالجة أســاك نيتريــد ألومينيوم جاليوم‬ ‫النانوية بمحلول هيدروكســيد البوتاسيوم‬ ‫المخفــف أن تعزِّ ز من طاقة الضوء فوق‬ ‫َ‬ ‫معالج‪.‬‬ ‫البنفســجي الناتج مقارنـ ًـة بجهاز غير‬

‫تنقية األسالك‬ ‫النانوية‬ ‫للحصول على‬ ‫مزيد من الضوء‬

‫معالجة سطحية كيميائية بسيطة‬ ‫حسن كفاءة أداء الصمامات‬ ‫تُ ِّ‬ ‫الثنائية المشعة للضوء فوق‬ ‫البنفسجي المصنوعة من‬ ‫األسالك النانوية‪.‬‬

‫‪C E M S E‬‬ ‫عـرض علمـاء ف ي� جامعـة الملـك عبـد هللا للعلـوم‬ ‫والتقنيـة (كاوسـت) تقنيـةً لتقليـل فقـد الضـوء عنـد‬ ‫سـطح البىن النانويـة شـبه الموصلـة‪.‬‬ ‫ت‬ ‫اللك�ونات‬ ‫بعض المـواد يمكنهـا بكفـاءة تحويـل إ‬ ‫ئ‬ ‫الكهربـا� إىل ضـوء‪ .‬تُسـتخدم‬ ‫الموجـودة ف ي� التيـار‬ ‫ي‬ ‫هـذه المـواد المسـماة أشـباه الموصلات ف ي� صنـع‬ ‫صمامـات ثنائيـة مشـعة للضـوء أو ‪ :LEDs‬وهـي‬ ‫صغ�ة‪ ،‬وخفيفة‪ ،‬تتسـم بالكفاءة ف ي� اسـتهالك‬ ‫أجهزة ي‬ ‫ش‬ ‫نحـو‬ ‫الطاقـة‪ ،‬وذات عمـر طويـل‪ ،‬وهـي تنتر على ٍ‬ ‫تز ف‬ ‫الضـاءة والعـرض‪.‬‬ ‫م�ايـد ي� تطبيقـات إ‬ ‫يمكـن تحديـد لـون الضـوء المنبعـث أو طولـه‬ ‫الموجـي عـن طريـق اختيـار المـادة المالئمـة‪ .‬فعلى‬ ‫سـبيل المثـال‪ ،‬يشـع زرنيخيـد الجاليـوم ف� أ‬ ‫السـاس‬ ‫ي‬ ‫ضـو ًءا تحـت أحمر‪ .‬ومـن أجـل الحصول على أطوال‬ ‫موجيـة أقصر تقـع ف ي� المنطقـة الزرقـاء أو فـوق‬ ‫تحـول الباحثـون إىل ت‬ ‫ني�يد‬ ‫البنفسـجية مـن الطيـف‪َّ ،‬‬ ‫الجاليوم‪ .‬ومـن ثم‪ ،‬لضبط الطـول الموجي النبعاث‬ ‫أ‬ ‫يغـر‬ ‫الضـوء‪ ،‬يمكـن إضافـة اللومنيـوم‪ ،‬الـذي ي‬ ‫المسـافات ي ن‬ ‫بـ� الذرات ويزيـد من فجـوة الطاقة‪.‬‬ ‫اكتشافات كاوست ‪43 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫كيمياء ومواد‬

‫الشـعاع‬ ‫غـر أن ثمـة عوامـل عديـدة تمنـع كل إ‬ ‫ي‬ ‫المولـد ف ي� شـبه الموصـل مـن الخـروج مـن الجهـاز‬ ‫ليصبـح مصـدر ضـوء يتسـم بالكفـاءة‪ً .‬‬ ‫أول‪ :‬معظم‬ ‫المواد شـبه الموصلة لها معامل انكسـار مرتفع‪ ،‬وهو‬ ‫مـا يجعل أ‬ ‫السـطح البينية ي ن‬ ‫ب� شـبه الموصـل والهواء‬ ‫عالية االنعكاس؛ فعند بعـض الزوايا‪ ،‬يرتد كل الضوء‬ ‫الداخل‬ ‫إىل الخلـف ف ي� عملية تُعرف باسـم االنعـكاس‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫الثا� هو‬ ‫الـكل ‪ .total internal reflectivity‬والقيد ي‬ ‫ي‬ ‫أن عيـوب السـطح تعمـل كمصائـد تعيـد امتصـاص‬ ‫الضـوء قبـل أن يسـتطيع االنبعاث‪.‬‬ ‫قــام طالــب مــا بعــد الدكتــوراة‪ ،‬هايدينــج صــن‪،‬‬ ‫م�فــه أ‬ ‫وزمــاؤه ف ي� كاوســت‪ ،‬ومــن بينهــم ش‬ ‫الســتاذ‬ ‫أ‬ ‫المســاعد‪ ،‬زياهانج ل‪ ،‬أ‬ ‫والســتاذ بون أوي‪ ،‬والســتاذ‬ ‫ي‬ ‫المســاعد إيمــان روقــان‪ ،‬بتطويــر صمامــات ثنائيــة‬ ‫مشــعة للضــوء‪ ،‬مصنوعــةً مــن مجموعــة قويــة مــن‬ ‫أســاك ت‬ ‫ني�يــد ألومنيــوم جاليــوم نانويــة الخاليــة‬ ‫ف‬ ‫مــن العيــوب البللوريــة ي� المقيــاس النانــوي عــى‬ ‫يز‬ ‫ركــرة مــن الســيليكون مطليــة بالتيتانيــوم‪ .‬ويمكــن‬ ‫اســتخالص المزيــد مــن الضــوء بكفــاءة نتيجــة‬ ‫بــ� أ‬ ‫لوجــود الفجــوات الهوائيــة ي ن‬ ‫الســاك النانويــة‬ ‫عــر التشــتت‪ .‬إال أن الجانــب‬ ‫الســل� هــو أن‬ ‫ب‬ ‫بي‬ ‫مجموعــات أ‬ ‫الســاك النانويــة لهــا مســاحة ســطح‬ ‫أكـ بـر مــن البنيــة الســطحية‪ .‬يقــول صــن‪« :‬الخــواص‬ ‫البرصيــة والكهربيــة أ‬ ‫للســاك النانويــة عاليــة‬ ‫الحساســية لمحيطهــا بســبب زيــادة نســبة ســطح‬ ‫أ‬ ‫ً‬ ‫قائــا‪:‬‬ ‫الســاك النانويــة إىل حجمهــا‪ .‬ويضيــف‬ ‫أ‬ ‫«وســتؤدي الطــوار والعيــوب الســطحية إىل أجهــزة‬ ‫ئ‬ ‫ضــو� منخفضــة الكفــاءة»‪.‬‬ ‫إشــعاع‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫وقد ي ّ ن‬ ‫ب� صن والفريق أن معالجة السلاك النانوية‬ ‫بمحلـول هيدروكسـيد البوتاسـيوم المخفـف يمكن أن‬ ‫تثبـط إعـادة االمتصـاص السـطحي عـن طريـق إزالـة‬ ‫الروابـط الكيميائيـة المعلقـة ومنـع أ‬ ‫الكسـدة‪ .‬أظهـرت‬ ‫ت‬ ‫الـ� حققوهـا أن ‪ 30‬ثانيـةً مـن المعالجـة‬ ‫النتائـج ي‬ ‫ف‬ ‫تحسـن بنسـبة ‪ %49.7‬ي� طاقة الضـوء فوق‬ ‫تـؤدي إىل ُّ‬ ‫غـر معالَج‪.‬‬ ‫البنفسـجي الناتـج مقارنـة بجهـاز ي‬ ‫ين‬ ‫تحسـ� كفـاءة جهازنـا‬ ‫ويقـول صـن‪« :‬نهـدف إىل‬ ‫بعـدة طـرق‪ .‬فعلى سـبيل المثـال‪ ،‬سـنعمل على‬ ‫ين‬ ‫تحس� ظروف نمو السـلك النانوي‪ ،‬وسوف نستخدم‬ ‫ف‬ ‫�ئ‬ ‫نب� الب الكمي ي� المنطقة النشـطة‪ ،‬ونسـتخدم ركائز‬ ‫ين‬ ‫لتحسـ� كفـاءة اسـتخالص الضوء»‪.‬‬ ‫معدنيـة مختلفة‬ ‫‪Bahabry, R.R., Kutbee, A.T., Khan,‬‬ ‫‪S., Sepulveda, A.C., Wicaksono,‬‬ ‫‪I., ... & Hussain,M.M. Corrugation‬‬ ‫‪architecture enabled ultra-flexible‬‬ ‫‪wafer-scale high-efficiency‬‬ ‫‪monocrystalline silicon solar cell.‬‬ ‫‪Advanced Energy Materials 12,‬‬ ‫‪1702221 (2018).‬‬

‫‪ 44‬أغسطس ‪2018‬‬

‫َّبين فريق كاوست‪ ،‬والذي يضم كايكاي ليو (إلى اليسار) وشيوهانج لي‪ ،‬أن المحتوى المتغير من‬ ‫البورون يتيح ضبط االستقطاب الكهربي عند السطح البيني الفاصل بين سبائك نيتريد ألومنيوم‬ ‫بورون‪ ،‬ونيتريد جاليوم بورون‪.‬‬

‫إحكام السيطرة‬ ‫على نقاط االتصال‬ ‫بين المواد‬ ‫يمكن لتحسين تركيب سبائك النيتريد أن يعزِّ ز من تطوير‬ ‫أجهزة األسطح البينية البصرية واإللكترونية‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬

‫ف‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونيـة‬ ‫قـد يسـاعد التحكـم ي� الخـواص إ‬ ‫عنـد أ‬ ‫بـ� المـواد �ف‬ ‫السـطح البينيـة الفاصلـة ي ن‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫تحسـ� ذاكـرة أجهـزة الحاسـب‪.‬‬ ‫السـعي نحـو‬ ‫ي َّ ن‬ ‫ب� باحثـون ف ي� جامعة الملك عبد هللا للعلوم‬ ‫ت‬ ‫تغيـر ال�كيـب الـذري‬ ‫والتقنيـة (كاوسـت) أن ي‬ ‫للسـبائك القائمة عىل ت‬ ‫ني�يد البـورون يتيح ضبط‬ ‫خاصيـة ت‬ ‫إلك�ونيـة مهمة تسـمى االسـتقطاب‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫كهربا� على ذرة مفردة‪،‬‬ ‫عند اسـتخدام مجال‬ ‫ي‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونات سـالبة‬ ‫فإنهـا تنقل مركـز كتلة سـحابة إ‬ ‫ت‬ ‫الـ�‬ ‫الشـحنة ً‬ ‫بعيـدا عـن فالنـواة موجبـة الشـحنة ي‬ ‫و� مادة صلبـة متبلرة‪ ،‬تتحد‬ ‫تـدور حولها الـذرة‪ .‬ي‬ ‫أ‬ ‫لك‬ ‫القطـاب الثنائيـة الكهربائيـة لجميع الـذرات ي‬

‫كهربائيا‪.‬‬ ‫تخلـق اسـتقطابًا‬ ‫ًّ‬ ‫تُظهـر بعـض المـواد اسـتقطابًا تلقائيـا‪ ،‬ت‬ ‫حى‬ ‫ًّ‬ ‫ِ‬ ‫ئ‬ ‫كهربـا� خارجـي‪ .‬وقـد تكـون ثمـة‬ ‫دون مجـال‬ ‫ي‬ ‫اسـتخدامات محتملة لتلك المـواد ف ي� مجال ذاكرة‬ ‫غـر أن هـذا االسـتخدام يتطلـب‬ ‫الحواسـب‪ ،‬ي‬ ‫منظومـة مـواد يكـون فيهـا االسـتقطاب ً‬ ‫قابلا‬ ‫للتحكـم بـه‪ .‬قـام الطالـب ف ي� «برنامـج أبحـاث‬ ‫الطلبـة الزائريـن» (‪ ،)VSRP‬كايـكاي ليـو‪ ،‬ش‬ ‫وم�فه‬ ‫شـيوهانج يل‪ ،‬وزمالؤهمـا‪ ،‬بدراسـة أحـد أسـاليب‬ ‫هندسة االسـتقطاب عند أ‬ ‫السطح البينية الفاصلة‬ ‫بـ� السـبائك القائمـة على ت‬ ‫ين‬ ‫ني�يـد البـورون‪.‬‬ ‫ئ‬ ‫التلقــا� بشــدة عــى‬ ‫يعتمــد االســتقطاب‬ ‫ي‬ ‫بنيــة البلــورة الذريــة وتركيبهــا‪ .‬ويمكــن‬

‫كيمياء ومواد‬

‫لبعــض المــواد –المعروفــة باســم «المــواد‬ ‫تغــر‬ ‫الكهرضغطيــة» ‪ –piezoelectrics‬أن ي‬ ‫االســتقطاب عنــد تشــويهها ي ز‬ ‫يائيــا‪.‬‬ ‫ف� ًّ‬ ‫نامجــا يســمى ‪Vienna ab‬‬ ‫اســتخدم الفريق بر ً‬ ‫‪ initio Simulation Package‬لدراســة الخــواص‬ ‫لك�ونيــة لســبائك ت‬ ‫ال ت‬ ‫ني�يــد ألومنيــوم بــورون‪،‬‬ ‫إ‬ ‫ت‬ ‫وســبائك ني�يــد جاليــوم بــورون الثالثيــة‪ .‬درس‬ ‫ت‬ ‫ـ� تتغـ يـر بهــا تلــك الســبائك‬ ‫الفريــق الكيفيــة الـ ي‬ ‫عندمــا تحــل ذرات البــورون محــل ذرات‬ ‫أ‬ ‫التــوال‪ .‬يقــول‬ ‫اللومنيــوم والجاليــوم عــى‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫ـا�‬ ‫ليــو‪« :‬قمنــا بحســاب ثابــت االســتقطاب التلقـ ي‬ ‫وثابــت الكهرضغطيــة لســبائك ت‬ ‫ني�يــد البــورون‬ ‫ف‬ ‫وتأث� االســتقطاب‬ ‫ي� إطــار نظــري مقـ تـرح حدي ًثــا ي‬ ‫ن‬ ‫ن‬ ‫المادتــ�»‪.‬‬ ‫بــ�‬ ‫ي‬ ‫عنــد نقــاط االتصــال ي‬ ‫ئ‬ ‫ي َّ ن‬ ‫يتغـر‬ ‫بـ� الفريـق أن االسـتقطاب‬ ‫التلقـا� ي‬ ‫ي‬ ‫الطلاق مـع زيـادة‬ ‫غـر خطيـة على إ‬ ‫بصـورة ي‬ ‫محتوى البورون‪ ،‬وهو ما يناقض دراسـات سـابقة‬ ‫ت‬ ‫اف�ضـت وجـود عالقـة خطيـة‪.‬‬ ‫تُعـزى الالخطية تلـك إىل حجم تشـوه البنية‬ ‫غـر االعتياديـة للسـبيكة‪ ،‬المعروفـة‬ ‫الذريـة ي‬ ‫التغـر‬ ‫بمعـدن الفورتزيـت ‪ .wurtzite‬ويكـون‬ ‫ي‬ ‫الالخطـي لالسـتقطاب الكهرضغطـي أقـل‬ ‫وضوحـا‪ ،‬لكنـه يظـل موجـو ًد ا‪ .‬وينشـأ هـذا‬ ‫ً‬ ‫الكبـر ف ي� الفجـوات‬ ‫التغـر بسـبب االختلاف‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫وكل مـن ت‬ ‫بـ� ت‬ ‫الذريـة ي ن‬ ‫ني� يـد البـورون ٍّ‬ ‫ني� يـد‬ ‫أ‬ ‫اللومنيـوم ت‬ ‫وني� يـد الجاليـوم‪ .‬إضافـة إىل‬ ‫ني�يـد ألومنيـوم بـورون‪ ،‬ت‬ ‫ذلـك‪ ،‬فـإن ت‬ ‫وني�يـد‬ ‫غـر‬ ‫جاليـوم بـورون يمكـن أن يصبحـا مـواد ي‬ ‫كهرضغطيـة عندمـا يصبـح محتـوى البـورون‬ ‫التـوال ‪.‬‬ ‫أكـر مـن ‪ %87‬و‪ %74‬على‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫يوضــح هــذا البحــث إمكانيــة إتاحــة نطــاق‬ ‫كبــر مــن ثوابــت االســتقطاب التلقائيــة‬ ‫ي‬ ‫تغيــر محتــوى‬ ‫والكهرضغطيــة عــن طريــق‬ ‫ي‬ ‫مفيدا‬ ‫البــورون ببســاطة‪ .‬ويمكن لهــذا أن يكــون ً‬ ‫ف� تطويــر أدوات اتصــال برصيــة ت‬ ‫وإلك�ونيــة‬ ‫يتتكــون عنــد أ‬ ‫الســطح البينيــة الفاصلــة ي ن‬ ‫بــ�‬ ‫الني�يديــة التقليديــة ت‬ ‫أشــباه الموصــات ت‬ ‫وني�يد‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫اللومنيــوم بــورون أو ني�يــد الجاليــوم بورون‪.‬‬ ‫يقــول ليــو‪« :‬ســتكون خطوتنــا القادمــة هــي‬ ‫اختبــار نقــاط االتصــال ت‬ ‫تجريبيــا‪،‬‬ ‫المق�حــة‬ ‫ًّ‬ ‫ت‬ ‫والــ� تتنبــأ نظريتنــا بأنهــا قــد تحقــق أدا ًء‬ ‫ي‬ ‫بكثــر مــن الطــرق الحاليــة»‪.‬‬ ‫أفضــل ي‬

‫دراسات للحد من تلوث الهواء‬

‫دراسة على جهاز السينكروترون‪ ‎‬تكشف عن تأثير‬ ‫األكسجين على الكيمياء المحيطة بنا‪.‬‬ ‫‪P S E‬‬ ‫بــ�ن‬ ‫ثمــة بعــض أوجــه الشــبه المدهشــة ي‬ ‫ت‬ ‫الملوثــات ف ي�‬ ‫الــ� تنتــج ِّ‬ ‫التفاعــات الكيميائيــة ي‬ ‫ت‬ ‫الغــاف الجــوي‪ ،‬وكيميــاء احــراق الوقــود داخــل‬ ‫محــركات المركبــات‪ .‬ويــؤدي أ‬ ‫ين‬ ‫دورا‬ ‫ال‬ ‫كســج� ً‬ ‫رئيســيا ف ي� كل مجموعــة مــن تلــك التفاعــات‪.‬‬ ‫ًّ‬ ‫ويمكــن لدراســة دور أ‬ ‫االحــراق ف‬ ‫كســج� ف‬ ‫ت‬ ‫ين‬ ‫و�‬ ‫�‬ ‫ال‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫كيميــاء الغــاف الجــوي أن تســاعد العلمــاء عــى‬ ‫تحسـ ي ن‬ ‫ـ� المحـ ِّـركات والحــد مــن تلـ ُّـوث الهــواء‪ ،‬كمــا‬ ‫ف‬ ‫أوضــح باحثــون ي� جامعــة الملــك عبــد هللا للعلوم‬ ‫والتقنيــة (كاوســت)‪.‬‬ ‫المركب ــات العضوي ــة المتطاي ــرة (‪ )VOCs‬ه ــي‬ ‫جزيئ ــات غازي ــة تنبع ــث ف ي� اله ــواء م ــن أنابي ــب‬ ‫ف‬ ‫المرك َ​َبــات‪،‬‬ ‫العــادم الخلفيــة ومداخــن الغــازات ي� َ‬ ‫والمصانـــع‪ ،‬ومحطـــات الطاقـــة‪ ،‬وكذلـــك مـــن‬ ‫النباتـــات الحيـــة‪ .‬تجتـــاز المركبـــات العضويـــة‬ ‫ت‬ ‫ـذا�‬ ‫المتطاي ــرة سلس ــلةً م ــن تفاع ــات التأكس ــد ال ـ ي‬ ‫مـــع أ‬ ‫ين‬ ‫كســـج� الموجـــود ف ي� الهـــواء المحيـــط‬ ‫ال‬ ‫لتكويـــن جزيئـــات عاليـــة التأكســـد تُســـهم �ف‬ ‫ِ ي‬ ‫ـــحب الهبـــاء الجـــوي‬ ‫تلـــوث الهـــواء وتنتـــج ُس ُ‬ ‫أ‬ ‫بتأث�ه ــا ع ــى المن ــاخ‪.‬‬ ‫(اليروس ــوالت) المعروف ــة ي‬ ‫ت‬ ‫أيضـــا ف ي� أثنـــاء‬ ‫يحـــدث التأكســـد‬ ‫الـــذا� ً‬ ‫ي‬ ‫اش ــتعال الوق ــود ت‬ ‫واح�اق ــه‪ .‬غ ـ يـر أن اكتش ــاف‬ ‫هويـــة الجزيئـــات ف ي� تلـــك التفاعـــات كان‬ ‫عســـرا‪ ،‬كمـــا يقـــول جاندونـــج وانـــج‬ ‫أمـــرا‬ ‫يً‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫االحـــراق‬ ‫ســـارا� ‪ ،‬مـــن مركـــز أبحـــاث‬ ‫ومـــا�‬ ‫ي‬ ‫ي‬

‫النظيـــف ‪ ،‬اللـــذان يقـــودان الدراســـة‪.‬‬ ‫ويضيـــف وانـــج‪« :‬إن المركبـــات الوســـيطة‬ ‫عاليـــة التأكســـد والناتجـــة عـــن التأكســـد‬ ‫ت‬ ‫رسيعـــا»‪.‬‬ ‫الـــذا� تفاعليـــة للغايـــة وتتحلـــل‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫ـازا‬ ‫ل ــذا ط ــور وان ــج وس ــار ت يا� وفريقهم ــا جه ـ ً‬ ‫متطـــورا الختبـــار تلـــك الجزيئـــات‬ ‫تجريبيـــا‬ ‫ً‬ ‫ًّ‬ ‫المراوغـــة قبـــل أن تتحلـــل‪ .‬يقـــول وانـــج‪:‬‬ ‫«اســـتخدمنا تقنيـــةً متطـــورة –عبـــارة عـــن‬ ‫مفاعـــل مـــزود بخفـــاق نفـــث (‪jet-stirred‬‬ ‫ت‬ ‫ـ�‬ ‫‪ )reactor‬مق ــرن بتقني ــة قي ــاس الطي ــف الكت ـ ي‬ ‫باس ــتخدام الح ــزم الجزيئي ــة‪ ،‬والتأي ــن الفوت ــو�ن‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫مختـــر ‪Advanced‬‬ ‫الســـنكرترو�– ف ي�‬ ‫بالشـــعاع‬ ‫إ‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫كل »‪ .‬اســـتخدم الفريـــق‬ ‫‪ Light Source‬ي� ي‬ ‫بـــر ي‬ ‫عـــال‬ ‫كيميائيـــا‬ ‫تأينيـــا‬ ‫ً‬ ‫ًّ‬ ‫أيضـــا مطيـــاف كتلـــة ًّ‬ ‫ي‬ ‫«مختـــر‬ ‫الدقـــة لضغـــط الغـــاف الجـــوي ف ي�‬ ‫ب‬ ‫الكيميـــاء التحليليـــة» ‪Analytical Chemistry‬‬ ‫‪ Core Laboratory‬التابـــع لكاوســـت لتحليـــل‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫االحـــر ق يا� ‪.‬‬ ‫ذا�‬ ‫منتجـــات التأكســـد ي‬ ‫تف ـ تـرض النم ــاذج النظري ــة الحالي ــة لكيمي ــاء‬ ‫االحـــراق أن جزيئـــا واحـــدا مـــن أ‬ ‫ت‬ ‫ين‬ ‫كســـج�‪،‬‬ ‫ال‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ين‬ ‫جزيئـــن‪ ،‬يمكنهمـــا االرتبـــاط بجـــزيء‬ ‫وربمـــا‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫ـذا� ‪ .‬وتُظه ــر‬ ‫وق ــود ي� أثن ــاء عملي ــة التأكس ــد ال ـ ي‬ ‫نتائـــج وانـــج وســـار ت يا� حـــدوث ثالثـــة تفاعـــات‬ ‫أكســـج� تسلســـلية عـــى أ‬ ‫ين‬ ‫القـــل‪.‬‬ ‫إضافـــة‬

‫جزيء وقود تمثيلي يظهر جزيئات‬ ‫أكسجين (اليمين‪ ،‬باللون األحمر)‪،‬‬ ‫وثنائي ميثيل هبتان (اليمين‪،‬‬ ‫باللونين الرمادي واألبيض)‬ ‫يتقابالن في مفاعل مزود بخفاث‬ ‫نفث‪ .‬وتُ كتشف الجزيئات الناتجة‬ ‫عالية التأكسد (اليسار) بواسطة‬ ‫مقياس طيف كتلي متقدم‪.‬‬

‫‪2017 ZHANGDONG WANG‬‬

‫‪Liu, K., Sun, H., AlQatari, F., Guo, W.,‬‬ ‫‪Liu, X., Li, J., Torres Castanedo, C.‬‬ ‫‪G. & Li, X. Wurtzite BAlN and BGaN‬‬ ‫‪alloys for heterointerface polarization‬‬ ‫‪engineering. Applied Physics Letters‬‬ ‫‪111, 222106 (2017).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪45 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫كيمياء ومواد‬

‫ت‬ ‫ـي توصلن ــا‬ ‫ويق ــول وان ــج‪« :‬أه ــم النتائ ــج ال ـ ي‬ ‫ت‬ ‫ـذا� المؤدي ــة‬ ‫إليه ــا ه ــي أن عملي ــات التأكس ــد ال ـ ي‬ ‫ت‬ ‫الـــذا� ث‬ ‫بكثـــر ممـــا‬ ‫تعقيـــدا‬ ‫أكـــر‬ ‫لالشـــتعال‬ ‫ي‬ ‫ً‬ ‫ي‬ ‫كان يُ َظ ــن س ــابقًا»‪ .‬ويضي ــف قائ ـ ًـا‪« :‬لق ــد َّبي َّن ــا‬ ‫ن‬ ‫الهيدروكربـــو�‬ ‫الكثـــر مـــن أنـــواع الوقـــود‬ ‫أن‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ذاتيــا بصــورة شــاملة‪،‬‬ ‫ـد‬ ‫ـ‬ ‫تتأكس‬ ‫ـد‬ ‫ـ‬ ‫المؤكس‬ ‫ـود‬ ‫ـ‬ ‫والوق‬ ‫ًّ‬ ‫وعنــد تضمـ ي ن‬ ‫ـن تلــك المســارات ف ي� النمــاذج‪ ،‬فإنهــا‬ ‫ـرا م ــن نتائ ــج المح ــاكاة»‪.‬‬ ‫تغ ـ يـر كث ـ ي ً‬

‫«تحديث النماذج سوف‬

‫يتيح للفريق إجراء‬

‫عمليات محاكاة أكثر‬

‫دقةً الحتراق الوقود‬

‫وربما تحسين أداء‬

‫المحركات الحقيقية»‪.‬‬

‫وســـوف يتيـــح تحديـــث تلـــك النمـــاذج‬ ‫للفريـــق إجـــراء عمليـــات محـــاكاة ث‬ ‫أكـــر دقـــةً‬ ‫الحـ تـراق الوقــود‪ ،‬وربمــا تحسـ ي ن‬ ‫ـن أداء المحـركات‬ ‫الحقيقي ــة‪ .‬لك ــن يج ــب أن تك ــون النتائ ــج ذات‬ ‫م ــدى أوس ــع‪ .‬يق ــول وان ــج‪« :‬إنن ــا نتع ــاون م ــع‬ ‫ـينك‬ ‫علمــاء بالغــاف الجــوي مــن جامعــة هيلسـ ي‬ ‫ت‬ ‫ـذا�‬ ‫لمواصل ــة استكش ــاف عملي ــات التأكس ــد ال ـ ي‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫و� عمليـــة‬ ‫المتشـــابهة ي� الغـــاف الجـــوي‪ ،‬ي‬ ‫االحـ تـراق ف ي� المح ـركات‪ .‬وهدفنــا هــو اســتخدام‬ ‫ت‬ ‫لتكـــون‬ ‫باالحـــراق ف ي� تطويـــر نمـــاذج‬ ‫خ�تنـــا‬ ‫ب‬ ‫ُّ‬ ‫ت‬ ‫ـذا� للمركب ــات‬ ‫ـ‬ ‫ال‬ ‫ـد‬ ‫ـ‬ ‫التأكس‬ ‫ـر‬ ‫ـ‬ ‫ع‬ ‫ـوي‬ ‫ـ‬ ‫الج‬ ‫ـاء‬ ‫ـ‬ ‫الهب‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫يحس ــن‬ ‫العضوي ــة المتطاي ــرة‪ .‬ويمك ــن له ــذا أن ِّ‬ ‫كثـــرا مـــن عمليـــات المحـــاكاة للتنبـــؤ بتلـــوث‬ ‫يً‬ ‫الهـــواء ودرجـــة الحـــرارة العالميـــة»‪.‬‬ ‫‪Wang, Z., Popolan-Vaida, D.M.,‬‬ ‫‪Chen, B., Moshammer, K.,‬‬ ‫‪Mohamed, S.Y., Wand, H., Sioud,‬‬ ‫‪S., Raji, M.A, ...& Sarathy, S.M.‬‬ ‫‪Unraveling the structure and‬‬ ‫‪chemical mechanisms of highly‬‬ ‫‪oxygenated intermediates in‬‬ ‫‪oxidation of organic compounds.‬‬ ‫‪Proceedings of the National‬‬ ‫‪Academy of Sciences 114,‬‬ ‫‪13102–13107 (2017).‬‬

‫‪ 46‬أغسطس ‪2018‬‬

‫هندسة االسطح‬ ‫ضوءا أحمر‬ ‫تُ نتج‬ ‫ً‬

‫جسيمات البيروفسكايت يمكنها تحسين أداء الخاليا‬ ‫الشمسية والصمامات الثنائية المشعة للضوء عبر عملية‬ ‫بسيطة لتثبيت سطح البلورة النانوية‪.‬‬

‫‪P S E‬‬

‫طور علماء ف ي� جامعة الملك عبد هللا‬ ‫للعلوم والتقنية (كاوست) طريقةً‬ ‫كيميائيا‪،‬‬ ‫لتثبيت البلورات النانوية البرصية‬ ‫ً‬ ‫دون إفساد خصائصها الكهربائية‪.‬‬ ‫الب�وفسكايت الهاليدية‬ ‫تقع أنواع ي‬ ‫مث�ة من المواد ت‬ ‫ال� يمكن‬ ‫ضمن فئة ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫اللك�ونيات البرصية‬ ‫استخدامها ي� إ‬ ‫أ‬ ‫وال لواح الضوئية المولدة للطاقة‬ ‫الكهربائية‪ .‬تمتص تلك المواد الضوء‬ ‫ئ‬ ‫المر� بكفاءة‪ ،‬ولها أطوال انتشار طويلة‬ ‫ي‬ ‫لحامالت الشحنة‪ ،‬وإنتاجها سهل‬ ‫ين‬ ‫تحس�‬ ‫أيضا‬ ‫وغ� مكلف‪ .‬كما يمكن ً‬ ‫ي‬ ‫كفاءة أ‬ ‫الجهزة البرصية عن طريق‬ ‫دمج جسيمات نانوية المقياس‪ ،‬تتمتع‬ ‫كث�ا فيما يتعلق‬ ‫بخصائص أفضل ي ً‬ ‫ت‬ ‫ال�‬ ‫بانبعاث الضوء وامتصاصه من المواد ي‬ ‫اش ُتقَّت منها‪ .‬لذا‪ ،‬ليس من المستغرب‬ ‫أن يحرص العلماء عىل الجمع ي ن‬ ‫ب� هذين‬ ‫ين‬ ‫النهج�‪ .‬يكمن التحدي ف ي� أن جسيمات‬ ‫الب�وفسكايت الدقيقة ليست مستقرة‬ ‫ي‬ ‫العس� التحكم ف ي�‬ ‫دائما‪ ،‬ومن‬ ‫ي‬ ‫كيميائيا ً‬ ‫ًّ‬ ‫بنيتها البلورية الذرية‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ت‬ ‫–ال�‬ ‫ويمكن للجزيئات الم�ابطة ي‬ ‫يُشار إليها باسم اللجائن ‪ –ligands‬أن‬

‫تضفي االستقرار عىل البلورات النانوية‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ال� تسمى التخميل‬ ‫يغ� أن تلك العملية ي‬ ‫ش‬ ‫‪ passivation‬يمكن أن تشكل ق�ة عازلة‬ ‫كهربيا حول الجسيم‪ ،‬من شأنها أن تعوق‬ ‫ًّ‬ ‫فاعلية الجسيمات ف� أ‬ ‫الجهزة إال ت‬ ‫لك�ونية‪.‬‬ ‫ي‬ ‫اخ�ا‪ ،‬قامت مجموعة عثمان بكر‬ ‫يً‬ ‫وزمالئه من كاوست‪ ،‬وجامعة شانغهاي‬ ‫تك ‪ ShanghaiTec‬بتخليق بلورات‬ ‫يب�وفسكايت هاليدية نانوية مصنوعة‬ ‫يز‬ ‫الس� يوم والرصاص‪،‬‬ ‫من يوديد‬ ‫ومخملة بواسطة لجائن‪-´2,2‬حمض‬ ‫اليمينوديب�نز ويك‪ .‬وقد بينوا أن هذا‬ ‫إ‬ ‫الكيميا� ال�ض وري �ف‬ ‫ئ‬ ‫ح�ن‬ ‫يوفر االستقرار‬ ‫ي ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونيات‬ ‫تظل البلورات مفيد ًة ي� إ‬ ‫البرصية‪ .‬وكانت عملية التخميل بسيطة‪:‬‬ ‫فقط بإضافة مسحوق ‪ IDA‬إىل محلول‬ ‫البلورة النانوية واستخدام الطرد المركزي‬ ‫إلزالة أي فائض‪.‬‬ ‫وقد اختار الفريق حمض ‪ IDA‬ألنه‬ ‫ين ئ‬ ‫ثنا� االرتباط‪ ،‬ن‬ ‫بمع� أنه يرتبط‬ ‫لج� ي‬ ‫ف‬ ‫ين‬ ‫موضع� ‪ .‬يقول‬ ‫بالبلورة النانوية ي�‬ ‫ئيس ف ي� الدراسة‪:-‬‬ ‫جون بان –الباحث الر ي‬ ‫« ا للجا ئن ا لتقليد ية ا لمستخد مة‬ ‫ف ي� هذه التطبيقات –مثل حمض‬ ‫أ‬ ‫الولييك– ديناميكية عىل سطح بلورات‬ ‫الب�وفسكايت النانوية وسهلة التحرر»‪.‬‬ ‫ي‬

‫جعل البلورات‬ ‫النانوية البصرية‬ ‫مستقرة دون‬ ‫إفساد خواصها‬ ‫الكهربائية يمكن أن‬ ‫يعزِّ ز التحسينات‬ ‫في أداء الخاليا‬ ‫الشمسية (من‬ ‫اليسار إلى‬ ‫اليمين)‪ :‬عثمان‬ ‫بكر‪ ،‬وجون ين‪،‬‬ ‫وجون بان‪،‬‬ ‫ولوتفان سيناترا‪.‬‬

‫كيمياء ومواد‬

‫ويضيف ً‬ ‫قائل‪« :‬لهذا السبب نستخدم‬ ‫مجموعة كربوكسيلية مزدوجة للربط‬ ‫بقوة عىل السطح‪ ،‬وهو ما يجعل طور‬ ‫أيضا ف ي�‬ ‫الب�وفسكايت البلوري‬ ‫مستقرا ً‬ ‫ي‬ ‫ًّ‬ ‫درجة حرارة الغرفة»‪.‬‬ ‫كذلك قارن بان وفريقه ي ن‬ ‫ب� الخواص‬ ‫البرصية ٍّ‬ ‫الم َخملة‬ ‫لكل من العينات ُ‬ ‫الم َخملة‪ ،‬والحظوا أن المعالجة‬ ‫ي‬ ‫وغ� ُ‬ ‫حسنت من الناتج الكمي للإشعاع‬ ‫قد َّ‬ ‫ئ‬ ‫الضو� –وهو مقياس لعدد الفوتونات‬ ‫ي‬ ‫المنبعثة لكل فوتون ممتص– يل�تفع‬ ‫من ‪ %80‬إىل أك�ث من ‪ %95‬وعىل الرغم‬ ‫من انخفاض شدة الضوء المنبعث من‬ ‫انخفاضا‬ ‫الم َخملة‬ ‫ً‬ ‫البلورات النانوية يغ� ُ‬ ‫ملحوظًا بعد مرور خمسة أيام‪ ،‬ظلت‬ ‫العينات المعالَجة بحمض ‪ IDA‬تشع‬ ‫الضوء بنسبة بلغت ‪ %90‬من المستوى‬ ‫ئ‬ ‫يوما الحقة‪.‬‬ ‫االبتدا� طوال ‪ً 15‬‬ ‫ي‬ ‫وهكذا فإن تخميل سطح بلورات‬ ‫الب�وفسكايت النانوية بواسطة جزيئات‬ ‫ي‬ ‫يحسن من استقرارها وخواصها‬ ‫‪IDA‬‬ ‫حمض‬ ‫ِّ‬ ‫البرصية والكهربائية‪ ،‬مما يجعلها مفيد ًة ف ي�‬ ‫أ‬ ‫الجهزة البرصية إال ت‬ ‫لك�ونية‪.‬‬ ‫وقد أثبت الفريق أن بلورات‬ ‫ت‬ ‫ال�‬ ‫ي‬ ‫الب�وفسكايت الهاليدية المستقرة ي‬ ‫أنتجوها مالئمة للتطبيقات البرصية‬ ‫إال ت‬ ‫لك�ونية عن طريق استخدامها ف ي� صنع‬ ‫صمامات ثنائية باعثة للضوء‪ .‬ومر ًة أخرى‪،‬‬ ‫تفوقت أجهزة توليد الضوء أ‬ ‫الحمر عىل‬ ‫الم َخمل من حيث الحد‬ ‫جهاز الضبط يغ� ُ‬ ‫أ‬ ‫القىص للإضاءة وكفاءة طاقة إالضاءة‪.‬‬ ‫يقول بان‪« :‬خطوتنا التالية هي إنتاج‬ ‫نب� يب�وفسكايت أك�ث استقر ًارا‪ ،‬وصنع‬ ‫صمامات ثنائية باعثة للضوء ‪ LED‬ذات‬ ‫كفاءة أداء تزيد عن ‪ %10‬باستخدام‬ ‫الب�وفسكايت النانوية»‪.‬‬ ‫بلورات ي‬ ‫‪Pan, J., Shang, Y., Yin, J., De‬‬ ‫‪Bastiani, M., Peng, W., Dursun, I.,‬‬ ‫‪Sinatra, L., El-Zohry, A. M., Hedhili,‬‬ ‫‪M. N., Emwas, A.-H., Mohammed, O.‬‬ ‫‪F., Ning, Z. & Bakr, O. M. Bidentate‬‬ ‫‪ligand-passivated CsPbI3‬‬ ‫‪perovskite nanocrystals for stable‬‬ ‫‪near-unity photoluminescence‬‬ ‫‪quantum yield and efficient red‬‬ ‫‪light-emitting diodes. Journal of the‬‬ ‫‪American Chemical Society 140,‬‬ ‫‪562−565 (2018).‬‬

‫ﺑﻨﻴﺔ ﻣﺴﺎﻣﻴﺔ‬ ‫ﻣﺎزة ﻣﻌﻘﺪة‬ ‫ﻣﻴﺰوﺑﻮر‪50-2‬‬ ‫ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮً ا‬ ‫ﺟﺰيء‬ ‫ﻣﻴﻜﺮوﺑﻮر‬ ‫ﻏﺎزي‬ ‫أﻗﻞ ﻣﻦ ‪2‬‬ ‫ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ‬

‫ﻣﺎﻛﺮوﺑﻮر‬ ‫أﻛﺒﺮ ﻣﻦ ‪50‬‬ ‫ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮً ا‬

‫ﺗﻮزﻳﻊ ﻃﺎﻗﺔ‬ ‫ﻣﺘﻌﺪد اﻟﻘﻤﻢ‬

‫ﻣﺎدة ﻣﺎزة‬

‫ﻣﺎدة ﻣﻤﺘﺰة‬

‫ﻣﻮﺿﻊ‬ ‫اﻣﺘﺰاز‬

‫ﺳﻄﺢ ﻏﻴﺮ ﻣﺘﺠﺎﻧﺲ‬ ‫ﻣﻦ ﺣﻴﺚ اﻟﻄﺎﻗﺔ‬

‫‪1‬‬ ‫رﻗﻌﺔ ﻏﻴﺮ ﻣﺘﺠﺎﻧﺴﺔ‬ ‫ﻣﻦ ﺣﻴﺚ اﻟﻄﺎﻗﺔ‬

‫ﺗﻮزﻳﻊ‬ ‫ﻃﺎﻗﺔ‬ ‫أﺣﺎدي‬ ‫اﻟﻘﻤﺔ‬

‫اكتشاف الحقيقة‬ ‫الشاملة حول‬ ‫عملية االمتزاز‬

‫حبس الجزيئات على أسطح مسامية‬ ‫سهولة‬ ‫ً‬ ‫خصيصا أصبح أكثر‬ ‫مصممة‬ ‫ً‬ ‫يوحد النظريات‬ ‫بواسطة نموذج جديد ِّ‬ ‫السابقة حول عملية االمتزاز‪.‬‬ ‫‪B E S E‬‬ ‫العديد من أدوات التنقية –بداية من مرشحات الفحم‬ ‫البسيطة وانتها ًء بمحطات التحلية المعقدة‪ -‬تعتمد عىل مواد‬ ‫صلبة تحتوي عىل ي ن‬ ‫مالي� المسام الدقيقة‪ ،‬وظيفتها التقاط‬ ‫كيميائيا‪ .‬وقد قام فريق‬ ‫الملوثات وإزالتها دون االرتباط بها‬ ‫ًّ‬ ‫أخ�ا‬ ‫من جامعة الملك عبد هللا للعلوم والتقنية (كاوست) ي ً‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ال� تربط ت ز‬ ‫ام�از أنواع مختلفة‬ ‫بتحديد العوامل الساسية ي‬ ‫من أ‬ ‫السطح المسامية‪ ،‬ليحل بذلك مشكالت دامت قرنًا من‬ ‫الزمان تتعلق بالتنبؤ بامتصاص مواد يغ� معروفة‪.‬‬ ‫ف‬ ‫ظهر مفهوم ت ز‬ ‫االم�از عند ثبات درجة الحرارة ي� بدايات‬ ‫ف‬ ‫القرن ش‬ ‫الع�ين ليصف سلوك المواد المازة ي� وجود كميات‬ ‫ت‬ ‫تز‬ ‫ال� تصف هذا‬ ‫م�ايدة من الجزيئات‪ .‬وتتسم الرسوم البيانية ي‬ ‫السلوك بأشكال مختلفة تعتمد عىل الخواص السطحية عىل‬ ‫المستوى الذري –مثل ما إذا كانت الجسيمات تتالصق ف ي� طبقة‬ ‫مفردة أو ف ي� طبقات متعددة‪ -‬ورسعان ما أصبحت تلك الرسوم‬ ‫ض�وريةً لتصميم أجهزة التنقية وفهمها‪ .‬وقد وجد الكيميائيون‬

‫يمكن فهم االختالفات‬ ‫أن معظم المواد المازة‬ ‫في أحجام المسام‬ ‫يمكن تصنيفها ضمن واحد‬ ‫على أسطح المادة‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫من ستة أصناف لالم�از‬ ‫المازة بصورة أفضل‬ ‫عند خطوط ثبات درجة‬ ‫من خالل نموذج يحدد‬ ‫الحرارة بعد بضعة قياسات‬ ‫المناطق الدقيقة التي‬ ‫تجريبية قليلة‪.‬‬ ‫ترتبط عندها الغازات عند‬ ‫ن‬ ‫طاقات متشابهة‪.‬‬ ‫يغ� أ نه تَ ي َّب� أ ن‬ ‫نمذجة المواد الحديثة‬ ‫ذات ن‬ ‫الب� المسامية يغ� المتجانسة –مثل الهياكل‬ ‫�ث‬ ‫العضوية المعدنية (‪ –)MOFs‬أك صعوبة‪ .‬ففي ي ن‬ ‫ح�‬ ‫النتاجية‬ ‫تستفيد هذه المواد من معدالت اختبارات عالية إ‬ ‫للعديد من العينات‪ ،‬فإن الحاجة إىل قياسات فردية عند‬ ‫كب�‪،‬‬ ‫حد ي‬ ‫ثبات درجة الحرارة تبطئ عملية االكتشاف إىل ٍّ‬ ‫وهو الموقف الذي واجهه كيم تشون نج ف ي� مركز تحلية‬ ‫وإعادة استخدام المياه‪ ،‬التابع لكاوست»‪.‬‬ ‫ين‬ ‫تحس� معالجة مياه البحر‪،‬‬ ‫يقول نج‪« :‬كنا نعمل عىل‬ ‫وكان استخدام خطوط ثبات درجة الحرارة ً‬ ‫عمل شاقًّا للغاية»‪.‬‬ ‫ويضيف ً‬ ‫قائل‪« :‬كان عىل الجميع إجراء تجاربهم المعتمدة‬ ‫عىل التجربة والخطأ لتطبيقات معينة‪ ،‬ولم تكن ثمة نظرية‬ ‫ين‬ ‫الباحث� عىل تصميم المواد المازة»‪.‬‬ ‫حقيقية لمساعدة‬ ‫ن‬ ‫الباحث� محمد برهان ومحمد‬ ‫كان نج –بالتعاون مع‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫ال� يمكن بها جمع‬ ‫شاهزاد– يهدف إىل اكتشاف الكيفية ي‬ ‫عام واحد‪.‬‬ ‫خطوط ثبات درجة الحرارة المختلفة ف ي�‬ ‫نموذج ٍّ‬ ‫ٍ‬ ‫واق�حوا تقسيم أ‬ ‫ت‬ ‫السطح ذات التباينات المسامية نانوية‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫صغ�ة تقوم بام�از الجزيئات‬ ‫المقياس إىل مجموعات فرعية ي‬ ‫الواردة ف ي� ظروف ديناميكية حرارية وحركية متشابهة‪ .‬وعن‬ ‫طريق إدخال ُمعامل احتمال لتحديد توزيع الطاقة لكل‬ ‫مجموعة‪ ،‬ابتكر الفريق دالة رياضية قادرة عىل اكتشاف‬ ‫السمات المهمة أ‬ ‫للسطح المازة‪.‬‬ ‫وقد كشفت المقارنة ي ن‬ ‫ب� تنبؤات النموذج العام الذي‬ ‫ابتكروه وخطوط ثبات درجة الحرارة التقليدية المعروفة‬ ‫فاعلية النهج الجديد‪ .‬فلم يقترص أ‬ ‫المر عىل تطابُق البيانات‬ ‫النظرية مع قياسات التجارب لجميع فئات خطوط ثبات درجة‬ ‫أيضا قمم متعددة ف ي� مخططات توزيع‬ ‫الحرارة‪ ،‬بل ظهرت ً‬ ‫الطاقة عند اكتشاف وجود ظروف عدم التجانس‪ ،‬وهي‬ ‫متغ�ة قد تكون حاسمةً عند تطوير مواد مبتكرة ذات‬ ‫عوامل ي‬ ‫قدرات ت ز‬ ‫ام�از مضبوطة ضبطًا دقيقًا‪.‬‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫المازة‪-‬المم�ة له‬ ‫مفرسا‪« :‬كل زوج من المواد‬ ‫يقول نج‬ ‫ً‬ ‫دالة توزيع طاقة مختلفة خاصة به‪ ،‬وهو ما يتيح لنا معرفة‬ ‫كل المعلومات المتاحة ف ي� خطوط ثبات درجة الحرارة»‪.‬‬ ‫ويضيف ً‬ ‫قائل‪« :‬سوف يتمكن علماء المواد من استخدام‬ ‫التحمض– لتمديد أحجام المسام ف ي� الهياكل‬ ‫مثل‬‫أساليب‬ ‫ُّ‬ ‫ت‬ ‫ز‬ ‫وتغي� توزيع الطاقة لزيادة االم�از»‪.‬‬ ‫العضوية المعدنية ي‬ ‫& ‪Ng, K. C., Burhan, M., Shahzad, M. W.‬‬ ‫‪Ismail, A. B. A universal isotherm model‬‬ ‫‪to capture adsorption uptake and energy‬‬ ‫‪distribution of porous heterogeneous‬‬ ‫‪surface. Scientific Reports 7, 10634 (2017).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪47 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫ﻳﺮﻛﺰ اﻟﻌﻤﻞ اﻟﺬي أﻧﺠﺰه اﻟﺨﺒﺮاء‬ ‫ﻓﻲ "ﻣﺮﻛﺰ ﺑﺤﻮث اﻟﻌﻠﻮم‬ ‫اﻟﺒﻴﻮﻟﻮﺟﻴﺔ اﻟﺤﺎﺳﻮﺑﻴﺔ"‬ ‫‪ CBRC‬ﻋﻠﻰ ﺻﺤﺔ اﻹﻧﺴﺎن‬ ‫وأدوﻳﺘﻪ‪ ،‬وﻣﻌﻠﻮﻣﺎﺗﻴﺔ اﻟﻬﻨﺪﺳﺔ‬ ‫وﻳﻌﺪ اﻟﺤﻴﻮان اﻟﺒﺤﺮي‬ ‫اﻟﻤﻴﻜﺮوﺑﻴﺔ‪ُ .‬‬ ‫‪ Nematostella vectensis‬ﻛﺎﺋﻨً ﺎ‬ ‫ﻧﻤﻮذﺟﻴﺎ ﻟﻠﺒﺎﺣﺜﻴﻦ ﻓﻲ اﻟﻤﺮﻛﺰ‬ ‫ﺣﻴﺎ‬ ‫ًّ‬ ‫ًّ‬ ‫ﻟﻔﺤﺺ اﻷﺻﻞ اﻟﺘﻄﻮري ﻟﻠﺪﻣﺎغ‪.‬‬

‫‪ 48‬أغسطس ‪2018‬‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪CBRC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫تصور العلم‬

‫التصوير المرئي للحمض‬ ‫سهل‬ ‫ً‬ ‫النووي أصبح‬ ‫قدم‬ ‫طريقة جديدة تُ ِّ‬ ‫ً‬ ‫فعالة وفائقة‬ ‫ً‬ ‫سبيل‬ ‫اإلنتاجية لدراسة ِبنية‬ ‫الحمض النووي‬

‫اﻟﻌﺪد اﻟﻜﻠﻲ ﻟﻠﺨﺮﻳﺠﻴﻦ‬

‫ﻣﻌﺪل اﻟﺘﻮﻇﻴﻒ‬

‫‪90%‬‬

‫‪ 10‬مايكرومترات‬

‫‪P S E‬‬ ‫قـد تكـون بنيـة الحمـض النـووي هـي‬ ‫أ‬ ‫الشـهر على الطلاق ف� علـم أ‬ ‫الحيـاء‪،‬‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫ولكنهـا لـم تكـن كذلـك ت‬ ‫حى التقـط عالـم‬ ‫يز‬ ‫الف� يـاء البيولوجيـة إنـزو دي فابريزيـو‬ ‫وزملاؤه منذ سـنوات قليلـة مضـت الصور‬ ‫المبـا�ة أ‬ ‫ش‬ ‫الوىل للولـب المـزدوج للحمـض‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫و�‪.‬‬ ‫النووي باسـتخدام ميكروسـكوب إلك� ي‬ ‫آ‬ ‫والن‪ ،‬أجـرى دي فابريزيـو وفريقـه‬

‫‪INIRAM ACINOM 8102‬‬

‫‪1,450‬‬

‫المختـري بجامعة الملك عبـد هللا للعلوم‬ ‫ب‬ ‫والتقنية (كاوسـت) تحسـينات عىل تقنيتهم‬ ‫ال�وتوكول‬ ‫الرائدة‪ ،‬بإدخـال تعديالت على ب‬ ‫لجعلـه ث‬ ‫أكـر بسـاطةً ورسعة‪.‬‬ ‫ن‬ ‫تقـول مونيـكا ماري ي ‪ ،‬زميلـة البحـث‬ ‫مختـر دي‬ ‫لمرحلـة مـا بعـد الدكتـوراة ف ي�‬ ‫ب‬ ‫فابريزيـو والمؤلفـة الرئيسـية للدراسـة‬ ‫فع ٌ‬ ‫الجديدة‪« :‬إنه ٌ‬ ‫النتاجية‬ ‫ـال وفائق إ‬ ‫بديل ّ‬ ‫للتقنيـات أ‬ ‫ال ث‬ ‫كـر تقليديـة»‪.‬‬ ‫عىل مدار العقـود السـتة الماضية كانت‬ ‫الطريقـة الوحيـدة للحصـول على تصويـر‬ ‫البعاد للَّبنات أ‬ ‫ثلا� أ‬ ‫ث‬ ‫الساسـية لبنـاء الحياة‬ ‫ي‬ ‫ِ‬ ‫باسـتخدام تقنيـة تُدعـى التصويـر البلوري‬ ‫أ‬ ‫بالشـعة السـينية‪ ،‬ومـع ذلـك فـإن هـذه‬ ‫صـورا فوتوغرافية حقيقية‪،‬‬ ‫الصور لـم تكن‬ ‫ً‬ ‫بـل مجـرد تمثيلات تجريديـة مسـتندة إىل‬ ‫ترجمـات لحيود أ‬ ‫الشـعة السـينية‪.‬‬ ‫ولـم يحصـل الباحثـون على صـورة‬ ‫حقيقيـة للولـب المـزدوج إال ف ي� عـام ‪،2012‬‬ ‫عندمـا أنتـج دي فابريزيـو‪ ،‬ف� بلـده أ‬ ‫الم‬ ‫ي‬ ‫إيطاليا‪ ،‬أول صـورة ش‬ ‫مبا�ة للحمض النووي‪.‬‬ ‫انتقـل دي فابريزيـو إىل (كاوسـت) �ف‬ ‫ي‬ ‫عـام ‪ ،2013‬ومنـذ ذلـك ي ن‬ ‫الحـ� كان فريقه‬ ‫يُجـري بانتظـام تحسـينات ويسـتفيد مـن‬ ‫أ‬ ‫تضمـن‬ ‫صل�‪ ،‬الـذي َّ‬ ‫برتوكـول التصويـر ال ي‬ ‫ت‬ ‫ونيا نافـذً ا (‪ ،)TEM‬وهى تقنية‬ ‫مجهـرا إلك� ًّ‬ ‫ً‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونـات على‬ ‫تُ َو ّجـه فيهـا حزمـة مـن إ‬ ‫فيلـم تصويـر فوتوغـر ف يا�‪.‬‬ ‫تشـمل طريقتهـم رش قطـرات دقيقـة‬

‫‪45%‬‬

‫ﻣﻦ اﻟﺨﺮﻳﺠﻴﻦ‬ ‫ﻳﻌﻤﻠﻮن ﻓﻲ‬ ‫اﻟﻤﻤﻠﻜﺔ‬ ‫*‪ 1‬ﻳﻮﻧﻴﻮ ‪2018‬‬

‫‪ 5‬نانومترات‬ ‫‪ 0.27‬ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ‬

‫‪0‬‬

‫‪0.5‬‬

‫ﻧﺎﻧﻮﻣﺘﺮ واﺣﺪ‬

‫‪/10 1‬نانومتر‬

‫من أعلى ألسفل‪ :‬صورة بالمجهر‬ ‫اإللكتروني الماسح (‪ )SEM‬لحزم حمض‬ ‫نووي عالقة بتجانس فوق سطح‬ ‫فائق الكراهية للماء‪ .‬في الصورة ذات‬ ‫الصلة المأخوذة بمجهر إلكتروني نافذ‬ ‫الهدب‬ ‫عالي الدقة (‪ ،)HRTEM‬كانت ُ‬ ‫متباعدة بمسافة ‪ 2.7‬أنجستروم‪ ،‬في‬ ‫اتفاق جيد مع نمط الحيود‪ :‬تُ بين كلتا‬ ‫الحالتين المسافة بين قاعدتين في‬ ‫اللولب المزدوج للحمض النووي‪.‬‬

‫مـن سـائل يحتـوي على الحمـض النـووي‬ ‫على رقائـق مـن السـيليكون محفـور فيهـا‬ ‫أعمـدة أسـطوانية وثقـوب‪ .‬وبينمـا تجـف‬ ‫القطـرات‪ ،‬يتمـدد الحمـض النـووي‬

‫اكتشافات كاوست ‪49 d isc ove r y. k a u st. e d u . sa‬‬

‫دﻋﻮة إﻟﻰ اﻟﻌﻤﻞ‬

‫‪kaust.edu.sa‬‬

‫تصور العلم‬

‫أ‬ ‫مكونًا‬ ‫بع� حـوض العمـدة المجهـري‪ِّ ،‬‬ ‫بكـرات مـن خيـط متصـل‪.‬‬ ‫ض‬ ‫المـا� ‪ ،‬اسـتخدم فريـق دي‬ ‫ف ي�‬ ‫ي‬ ‫فابريزيـو تقنيـة المجهـر إ ت ن‬ ‫و� النافذ‬ ‫اللكـر ي‬ ‫(‪ )TEM‬اللتقـاط صـور لجدائـل الحمـض‬ ‫ض‬ ‫النـووي ش‬ ‫الحـا�‪،‬‬ ‫مبـا�ة‪ .‬أمـا ف ي� الوقـت‬ ‫ث‬ ‫ش‬ ‫أيضـا تحليل حيود أكـر مبا� ًة‬ ‫فقد أجروا ً‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونـات ف ي� تقنيـة المجهـر‬ ‫لحـزم إ‬ ‫إ ت ن‬ ‫وبالتال «نتجت‬ ‫(‪،)TEM‬‬ ‫النافـذ‬ ‫و�‬ ‫اللكـر ي‬ ‫ي‬ ‫كبـر‪ ،‬مـن حيـث‬ ‫حـد ي‬ ‫تجربـة مشـابهة إىل ٍّ‬ ‫ت‬ ‫المبـادئ ي ز‬ ‫الـ� أجراهـا‬ ‫الف� يائيـة‪ ،‬لتلـك ي‬ ‫العلمـاء الذيـن كانـوا أول َمـن اكتشـف‬ ‫بنيـة الحمـض النـووي»‪ ،‬وفق قـول أندريا‬ ‫فالك�‪ ،‬الـذي تعـاون مـع دي فابريزيـو ف ي�‬ ‫ي‬ ‫أعمـال بحثيـة سـابقة‪.‬‬

‫تحرير الطاقات‬ ‫الكامنة لألشعة فوق‬ ‫البنفسجية يؤدي إلى‬ ‫تحسنات ملموسة‬ ‫أنظمة االتصال عالية‬ ‫المعتمدة على‬ ‫ِ‬ ‫السرعة‬ ‫األشعة فوق البنفسجية‬ ‫أصبحت قريبة المنال‬

‫لـم يحصـل‬

‫الباحثـون عـلى‬

‫صـورة حقيقيـة‬

‫للولـب المـزدوج‬

‫إال في عـام ‪2012‬‬

‫من انتاج دي‬

‫فابريزيـو‬

‫وكمـا ي ن‬ ‫يبـ� دي فابريزيـو ومارين ي ‪ ،‬فـإن‬ ‫هذا النهج القائم عىل دراسـة الحيود نتجت‬ ‫عنـه صور أمكـن من خاللهـا قياس المسـافة‬ ‫ين‬ ‫بـ� درجـات ُسـلّم الحمـض النـووي بالدقة‬ ‫ت‬ ‫ش‬ ‫المبـا� بتقنية‬ ‫ال� يوفرها التصوير‬ ‫نفسـها ي‬ ‫آ‬ ‫ن‬ ‫ت‬ ‫و� النافـذ (‪ .)TEM‬والن‪،‬‬ ‫المجهـر إ‬ ‫اللكـر ي‬ ‫يُخطـط الباحثـون السـتخدام هـذه التقنية‬ ‫لتصويـر تنظيمـات ث‬ ‫تعقيدا‪.‬‬ ‫أكـر‬ ‫ً‬ ‫‪Marini, M., Allione, M., Lopatin,‬‬ ‫‪S., Moretti, M., Giugnia, A., Torre,‬‬ ‫‪B. & Di Fabrizio, E. Suspended‬‬ ‫‪DNA structural characterization‬‬ ‫‪by TEM diffraction.‬‬ ‫‪Microelectronic Engineering‬‬ ‫‪187–188, 39–42 (2018).‬‬

‫‪ 50‬أغسطس ‪2018‬‬

‫‪C E M S E‬‬

‫يمكـن للسـلطات العسـكرية والمدنيـة أن‬ ‫تسـتفيد من أنظمة االتصاالت البرصية آ‬ ‫المنة‪،‬‬ ‫ت‬ ‫الـ� تسـتخدم الضـوء لنقـل الرسـائل ي ن‬ ‫بـ�‬ ‫ي‬ ‫أخ�ا‬ ‫المركبـات المتحركة‪ .‬فقد برهـن الباحثون ي ً‬ ‫بالتجـارب العمليـة على إمكانيـة نقـل البيانات‬ ‫برسعـة باسـتخدام أ‬ ‫الشـعة فـوق البنفسـجية‬ ‫ت‬ ‫قدم ي ز‬ ‫مم�ات‬ ‫الـ� تُ ِّ‬ ‫متوسـطة الموجة (‪ ،)UV-B‬ي‬ ‫ئ‬ ‫المـر�‪.‬‬ ‫عديـدة تتفـوق بهـا عىل الضـوء‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫تعــا� أنظمــة االتصــاالت البرصيــة ت‬ ‫الــ�‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ز‬ ‫تســتخدم أشــعة اللـ يـرر المرئيــة والصمامــات‬ ‫الثنائيــة الباعثــة للضــوء (‪ )LEDs‬مــن التداخــل‬ ‫الموجــي بســبب المســتويات المرتفعــة للضوء‬ ‫المـ ئ ف‬ ‫ـاو ًة عــى ذلــك‪،‬‬ ‫ـر� ي� ضــوء الشــمس‪ِ .‬عـ َ‬ ‫ي‬ ‫يجــب محــاذاة أجهــزة إالرســال واالســتقبال‬ ‫بدقــة متناهيــة‪ ،‬وهــو أ‬ ‫المــر الــذي يصعــب‬ ‫للغايــة تحقيقــه لمركبــات ف ي� حالــة الحركــة‪.‬‬ ‫يقــول طالــب الدكتوراة شــياوبن صــن الذي‬ ‫ال�وفيســور ســليم‬ ‫عمــل عــى المـ شـروع مــع ب‬ ‫جنبــا إىل‬ ‫العلويــن ي ب‬ ‫وال�وفيســور بــوون أووي ً‬ ‫جنــب مــع زمــاء آخريــن بجامعــة الملــك عبــد‬ ‫هللا للعلــوم والتقنيــة (كاوســت) أ‬ ‫والكاديميــة‬ ‫الصينيــة للعلــوم ف� بكـ ي ن‬ ‫ـ�‪« :‬تشــكل المحــاذاة‬ ‫ي‬ ‫الدقيقــة مــن أجــل االتصــال البــري مــن‬ ‫نقطــة إىل نقطــة (أو عــى مــدى البــر)‬ ‫تحديًــا؛ إذ إن الحــركات الطفيفــة لبضعــة‬ ‫ملليمـ تـرات فقــط قــد تقطــع رابــط االتصــال‪.‬‬ ‫هــذه المشــكلة تُحفزنــا عــى البحث عــن نظام‬ ‫اتصــاالت خــارج مــدى الرؤيــة»‪.‬‬ ‫ومــن هنــا تنبــع فائــدة أ‬ ‫الشــعة فــوق‬

‫البنفســجية متوســطة الموجــة )‪ ،(UV-B‬حيــث‬ ‫الوزون يمتــص أغلــب هــذه أ‬ ‫أن أ‬ ‫الشــعة‬ ‫ف ي� الغــاف الجــوي العلــوي‪ ،‬لــذا فهــي ال‬ ‫تتداخــل مــع االتصــاالت‪ .‬كمــا أن أ‬ ‫الشــعة‬ ‫فــوق البنفســجية متوســطة الموجــة (‪)UV-B‬‬ ‫تتشــتت ف ي� اتجاهــات مختلفــة بفعــل الهبــاء‬ ‫ن‬ ‫الجــوي والجزيئــات الشــائعة‪ ،‬وهــو مــا يعـ ي‬ ‫الشــارات ش‬ ‫تنتــر مــن المصــدر لتغطــي‬ ‫أن إ‬ ‫مســاحة واســعة‪ ،‬وال يكــون ثمــة حاجــة إىل‬ ‫المحــاذاة الدقيقــة لحزمــة أ‬ ‫الشــعة‪.‬‬ ‫يعمل صـن‪ ،‬وأووي‪ ،‬والعلوين ي وزمالؤهم‬ ‫الداء أ‬ ‫على تطويـر مصـادر عاليـة أ‬ ‫للشـعة‬ ‫فـوق البنفسـجية القائمـة على الصمامـات‬ ‫بالضافـة‬ ‫الثنائيـة الباعثـة للضـوء (‪ ،)UV-LED‬إ‬ ‫إىل مستشـعرات عاليـة الحساسـية تسـتقبل‬ ‫الشـارات فـوق البنفسـجية برسعـة ودقـة‪ .‬ف ي�‬ ‫إ‬ ‫أ‬ ‫صمامـا‬ ‫خـر‪ ،‬اسـتخدموا‬ ‫عملهـم البحث ي ال ي‬ ‫ً‬ ‫ثنائيـا باع ًثـا للضـوء (‪ )LED‬إلرسـال إشـارات‬ ‫ًّ‬ ‫نبضيـة فـوق بنفسـجية متوسـطة الموجـة إىل‬ ‫مستشـعر يتألـف مـن ي ن‬ ‫اثنتـ� مـن العدسـات‬ ‫ت‬ ‫الـ� تجمـع وتركِّز الضوء‬ ‫المضـادة لالنعكاس‪ ،‬ي‬

‫تصور العلم‬

‫يستخدم تشتت الضوء‬ ‫فوق البنفسجي لبث‬ ‫اتصاالت بصرية خارج‬ ‫مدى الرؤية‪.‬‬

‫الضغط المنخفض يقلل‬ ‫من مشكلة الفقاعات‬

‫الطالء بالرش وتصنيع اإللكترونيات القائم على نفث‬ ‫المواد من التطبيقات الصناعية التي توضع فيها‬ ‫سطح ما طريقة شائعة‪ ،‬ولكن‬ ‫قطرات السائل على‬ ‫ٍ‬ ‫الفقاعات الهوائية بالغة الصغر التي تحتبس أسفل‬ ‫قطرة السائل يمكن أن تؤثر على جودة الطالء‪.‬‬ ‫‪P S E‬‬ ‫أعد سجوردور ثورودسن وفريقه من جامعة الملك عبد هللا للعلوم‬ ‫تكون الفقاعات تحت‬ ‫والتقنية (كاوست) تجربةً الختبار ما إذا كان يمكن منع ّ‬ ‫بكام�ا تصوير عالية الرسعة‬ ‫ضغط منخفض‪ .‬أنشأ الفريق غرفةً مفرغة مجهزة ي‬ ‫النجل‪ ،‬طالب الدكتوراة‬ ‫كون فقاعات قطرات السائل‪ .‬يقول كينيث‬ ‫لرصد تَ ُّ‬ ‫ي‬ ‫لدى ثورودسن‪« :‬تقليل ضغط الهواء له ي ز‬ ‫مم�ات عديدة‪ ،‬تشمل تقليص حجم‬ ‫الفقاعة ومنع الرذاذ»‪ .‬ولكن هناك حالة يحدث عندها التوازن المطلوب‪،‬‬ ‫ويضيف ً‬ ‫قائل‪« :‬اكتشفنا أنه إذا خفضت الضغط أك�ث من الالزم‪ ،‬سوف تؤدي‬ ‫�ث‬ ‫يتكون عند الضغوط المرتفعة»‪.‬‬ ‫تكون فقاعات غازية أك مما َّ‬ ‫إىل ّ‬ ‫الحظ الفريق أنه عند هذه الضغوط المنخفضة‪ ،‬يكون قرص الهواء‬ ‫حتبس‪ ،‬ولكن القطرة بعد ذلك‪ ،‬وعىل يغ� المتوقع‪ ،‬احتبست‬ ‫المركزي ُم َ‬ ‫حلقةً هوائيةً خارجيةً ثانيةً ت‬ ‫وال� رسعان ما انهارت متحولةً إىل فقاعات منفردة‪.‬‬ ‫ي‬ ‫‪Li, E., Langley, K.R., Tian, Y.S., Hicks, P.D. & Thoroddsen, S.T.‬‬ ‫‪Double contact during drop impact on a solid under reduced‬‬ ‫‪air pressure. Physical Review Letters 119, 214502 (2017).‬‬

‫ﻣﻀﺨﺔ ﺣﻘﻦ‬ ‫وﻋﺎء ﺟﻤﻊ‬ ‫اﻟﻘﻄﺮات‬ ‫ﻣﺤﺮك‬

‫ﻣﻀﺨﺔ ﺗﻔﺮﻳﻎ‬

‫ﻣ‬ ‫ﺮآة‬

‫فوق البنفسـجي متوسـط الموجة (‪UV-‬‬ ‫ئ‬ ‫ضـو�‪ .‬الحـظ الفريـق‬ ‫‪ )B‬ف ي� مكشـاف‬ ‫ي‬ ‫ب ًّثـا ذا طاقـة قويـة ت‬ ‫حى عنـد زيـادة‬ ‫الزاويـة ي ن‬ ‫بـ� المصـدر والمستشـعر إىل‬ ‫‪ 12‬درجـة‪ ،‬ممـا يثبـت أن وجـود المدى‬ ‫ش‬ ‫الزمـا‪.‬‬ ‫البصري‬ ‫أمـرا ً‬ ‫المبـا� لـم يكـن ً‬ ‫إضافـة إىل ذلـك‪ ،‬نقل النظـام البيانات‬ ‫بمعدل حطـم أ‬ ‫الرقـام القياسـية وهو‬ ‫‪ 71‬ميجابـت ف ي� الثانيـة (‪.)Mbps‬‬ ‫يقــول أووي‪« :‬اســتخدمت فــرق‬ ‫بحثيــة أخــرى أنوا ًعــا مختلفــةً مــن‬ ‫مصــادر أ‬ ‫الشــعة فــوق البنفســجية لبث‬ ‫نســبيا خــارج مــدى‬ ‫إشــارات بطيئــة‬ ‫ًّ‬ ‫الرؤيــة لالتصــاالت‪ .‬أمــا نحــن فــأول‬ ‫َمــن تمكــن مــن تحقيــق معــدل نقــل‬ ‫بلــغ عــدة ش‬ ‫عــرات مــن الميجابتــات‬ ‫باســتخدام صمامــات ثنائيــة باعثــة‬ ‫للضــوء (‪ )LED‬تبــث أشــعةً فــوق‬ ‫بنفســجية متوســطة الموجــة (‪.»)UV-B‬‬ ‫آ‬ ‫وال ن بعــد أن برهنــوا عــى‬ ‫تصورهــم بالتطبيــق عــى نظــام‬

‫منخفــض الطاقــة‪ ،‬يُخطــط الفريــق‬ ‫لزيــادة الطاقــة البرصيــة والحساســية‬ ‫إىل أن يحققــوا اتصــاالت بعيــدة‬ ‫المــدى خــارج مــدى الرؤيــة‬ ‫باســتخدام أ‬ ‫الشــعة فــوق البنفســجية‬ ‫بمعــدالت مرتفعــة لنقــل البيانــات‪.‬‬ ‫يقــول العلويـن ي ‪« :‬إن هــذه الجهــود‬ ‫التعاونيــة متعــددة التخصصــات بـ ي ن‬ ‫ـ�‬ ‫مجموعــات الضوئيــات واالتصــاالت‬ ‫النظريــة ف ي� كاوســت لتمهــد الطريــق‬ ‫نحــو أ‬ ‫الفــق القــادم ألنظمــة االتصــال‬ ‫البرصيــة الالســلكية»‪.‬‬

‫ﻣﻘﻴﺎس‬ ‫ﺿﻐﻂ‬

‫ﻟﻴﺰر ﻧﺎﺑﺾ‬ ‫ﻛﺎﻣﻴﺮا‬ ‫ﻋﺎﻟﻴﺔ اﻟﺴﺮﻋﺔ‬

‫زﺟﺎج‬

‫ﺮآة‬

‫ﻣ‬

‫‪Sun, X., Zhang, Z., Chaaban, A.,‬‬

‫ِﻣ ْﺠ َﻬﺮ ﺑﻌﻴﺪ‬ ‫اﻟﻤﺪى‬

‫‪Ng, T.K., Shen, C. Yan, J., Sun, H.,‬‬

‫ﻫﻮاء‬

‫‪Li, X., Wang, J, Li, J., Alouini, M-S‬‬ ‫‪& Ooi, B. 71-Mbit/s ultraviolet-B‬‬ ‫‪LED communication link based‬‬ ‫‪on 8-QAM-OFDM modulation.‬‬

‫اﻟﺘﻼﻣﺲ‬ ‫اﻷول‬

‫‪Optics Express 25, 23267‬‬‫‪23274 (2017).‬‬

‫ﻗﺮص ﻫﻮاﺋﻲ‬

‫ﺑﻠﻞ‬

‫ﻫﻮاء‬

‫اكتشافات كاوست ‪51 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫كيمياء ومواد‬

‫الجيوب الهوائية‬ ‫العمالقة تربح‬ ‫سباق السحب‬

‫تكويــن تجاويف غازية شــبيهة بقطرات الدموع‬ ‫فعليا‬ ‫حول األجســام الكرويــة المعدنية ُي َمكّنهــا‬ ‫ًّ‬ ‫مــن الحركة عبر الســوائل بال احتكاك‬

‫العمالق إىل أ‬ ‫السـفل نحو قاع خـزان المياه الذي يبلـغ عمقه تم�ين‪،‬‬ ‫ت‬ ‫–مضاهيـا بذلـك التوقعـات الخاصـة‬ ‫حى وصـل إىل رسعـة ثابتـة‬ ‫ً‬ ‫ت‬ ‫الـ� يكـون فيهـا السـحب مقاربًـا للصفـر‪.‬‬ ‫بالظـروف ي‬ ‫وبجعـل تجاويـف الهـواء العمالقـة تتسـابق مـع مقذوفـات‬ ‫بالسـتيكية مطابقـة ف ي� الحجـم‪ ،‬أثبـت الفريـق أن الغـازات قللـت‬ ‫السـحب بمقـدار ش‬ ‫عرة أمثـال مقارنـةً بالمـواد الصلبـة‪.‬‬ ‫ُم ِ‬ ‫عاملات َّ‬ ‫ئ‬ ‫الهـوا� يمكـن‬ ‫أيضـا أن رسعـة سـقوط التجويـف‬ ‫أظهـرت التحليلات ً‬ ‫ي‬ ‫حسـابها بالضبـط من الكثافـة أ‬ ‫الولية للجسـم الكروي وحجـم الهواء‬ ‫فاكارليسك�‪« :‬لقـد َّبي َّنـا أن ظاهرة الجسـم الكروي‬ ‫المحتبـس‪ .‬يقـول‬ ‫ي‬ ‫ئ‬ ‫تفسـرها بمعادالت بسـيطة للغاية‪ ،‬ويمكن‬ ‫يمكن‬ ‫الهوا�‬ ‫ف ي� التجويف‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫لهـذه الظاهـرة أن تجـد طريقهـا إىل الكتـب الدراسـية»‪.‬‬ ‫‪Vakarelski, I. U., Klaesboer, E., Jetly, A., Mansoor,‬‬

‫‪P S E‬‬

‫جيـوب هوائيةٌ طوربيدية الشـكل‬ ‫يمكـن لطريقة ين ُتـج عنهـا تلقائ ًّيا‬ ‫ٌ‬ ‫أ‬ ‫وغ�هـا من السـفن الثقيلة‬ ‫حـول الجسـام أن تسـاعد ناقلات النفط ي‬ ‫ف‬ ‫لتوفـر الطاقة من خلال خفض مقـدار االحتكاك والسـحب ي� الماء‪.‬‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫سخن‬ ‫ال� تُ ّ‬ ‫أظهرت دراسـة سـابقة أن الجسـام الكروية المعدنية ف ي‬ ‫حرا ي� السـوائل‬ ‫إىل درجـة حـرارة‬ ‫‪ 400‬درجـة مئوية ستسـقط سـقوطًا ًّ‬ ‫تـ� مـن أ‬ ‫الجسـام الدائرية ت‬ ‫أرسع مر ي ن‬ ‫الـ� تـوازي حرارتها درجـة حرارة‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫الغرفة‪ .‬يكمـن السر ي� فقاعة رقيقة مـن الغاز المتبخـر‪ ،‬تظهر حول‬ ‫الكرات السـاخنة‪ ،‬وتمنع جزيئات السـائل من االلتصـاق بها وإحداث‬ ‫االحتـكاك‪ .‬ولكـن ت‬ ‫فاكارليسك�‪،‬‬ ‫حى بعـد أن حافـظ الباحثـان إيفـان‬ ‫ي‬ ‫وسيجي ثورودسـن عىل اسـتقرار طبقة الغاز هذه باستخدام طبقات‬ ‫فائقـة الكراهيـة للمـاء على أ‬ ‫الجسـام الكرويـة‪ ،‬ظلـت قوى السـحب‬ ‫كبـر ًة للغايـة‪ .‬لذا فقـد تطلعـوا إىل تكوين طبقـات غازية أك�ث ُسـمكًا‪،‬‬ ‫ي‬ ‫مـن شـأنها أن تقلل السـحب أك�ث مـن ذلك‪.‬‬ ‫الحـظ الباحثـون أن أ‬ ‫الجسـام الكرويـة السـاخنة سـقطت‬ ‫أرسع عندمـا أُ ْس ِـقطَت إىل السـائل‪ً ،‬‬ ‫بـدل مـن إطالقهـا بداخلـه‪.‬‬ ‫كامـرات تصويـر الفيديـو‬ ‫كشـفت‬ ‫ي‬ ‫عاليـة الرسعـة أنـه عنـد االصطـدام‪،‬‬ ‫أُ حيطـت أ‬ ‫الجسـام الكرويـة بجيـب‬ ‫ف‬ ‫ئ‬ ‫هـوا� مسـحوب ي� شـكل شـبيه بقطرة‬ ‫ي‬ ‫الدمـع‪ ،‬يعـادل حجمـه ‪ 5‬إىل ‪ 15‬مـرة‬ ‫ئ‬ ‫الهوا�‬ ‫تسـارع الجيـب‬ ‫حجم المعدن‪.‬‬ ‫َ‬ ‫ي‬

‫‪ 52‬أغسطس ‪2018‬‬

‫‪Thoroddsen, S. T. Self-determined shapes and‬‬ ‫‪velocities of giant near-zero drag gas cavities.‬‬ ‫‪Science Advances 3, e1701558 (2017).‬‬

‫«األجسام الكروية الساخنة سقطت‬ ‫أسرع عندما ُأ ْسقِ َطت في السائل‪،‬‬ ‫ً‬ ‫بدل من إطالقها بداخله»‬

‫‪REPRODUCED FROM REFERENCE 1 UNDER A‬‬ ‫‪CREATIVE COMMONS LICENSE © 2017 AAAS‬‬

‫مقارنات بين طوربيدات بالستيكية‬ ‫مصنوعة عن طريق الطباعة ثالثية‬ ‫األبعاد وبين التجاويف الهوائية التي‬ ‫تتخذ هيئة قطرة الدموع والتي تتكون‬ ‫حول األجسام الكروية المعدنية‪ ،‬تبين‬ ‫فعليا أن تمحو‬ ‫أن فقاعات الغاز يمكنها‬ ‫ًّ‬ ‫قوى السحب الهيدروديناميكية‪.‬‬

‫& ‪M. M., Aguirre-Pablo, A. A., Chan, D. Y. C.‬‬

‫محاكاة هياكل حية‬ ‫معقدة للتخلص‬ ‫من التلوث‬

‫تعرض صور المسح المجهري اإللكتروني (‪ (SEM‬الهياكل التسلسلية المتكررة‬ ‫المنتظمة‪ ،‬والتي توضح كيف تكونت بنية قرص العسل على سطح الغشاء‬ ‫(الصورة أعاله) وداخل الغشاء (الصورة أدناه)‪.‬‬

‫طريقة ســريعة وآمنة إلعداد مادة مسامية ثالثية األبعاد‬ ‫شكل قرص العســل‪ ،‬قد يكون لها تطبيقات‬ ‫َ‬ ‫يشبه‬ ‫واســعة بداية من الحفز‪ ،‬وحتى توصيل العقاقير أو‬ ‫تنقية الهواء إلزالة الملوثات أو الفيروســات‪.‬‬ ‫ت ُعد شـبكة قرص العسـل أو تناظر طحالب الدياتوم النهرية من الهيـاكل الحية المعقدة‬ ‫ت‬ ‫ال� طالما ألهمت أنماطُها وأشـكالُها المتناسـقة العلماء‪ .‬وأحد التطبيقـات الحديثة لمحاكاة‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫هذه الهياكل هو تطوير مواد مسـامية هرمية اصطناعية مسـتقرة‪ ،‬ولكن لها ي� الوقت نفسـه‬ ‫سـبب تعقيد هذه الهياكل‬ ‫كب�ة وقدرة عىل اسـتخالص المواد‬ ‫مساحة سـطح ي‬ ‫انتقائيا‪ .‬وقد تَ َّ‬ ‫ًّ‬ ‫وتكرارية أنماطهـا ع� مقاييس متدرجة من أ‬ ‫الجـزاء الفردية إىل الهيكل بأكملـه ف ي� صعوبة بناء‬ ‫ب‬ ‫مثل هـذه الهياكل عىل نطـاق نانوي‪.‬‬ ‫وقد ت‬ ‫اقـرح فريق من جامعة الملـك عبد هللا للعلوم والتقنية (كاوسـت)‪ ،‬بقيادة سـوزانا‬ ‫ف‬ ‫يز‬ ‫–� غضون خمس دقائق فحسـب‪ -‬إنتاج غشـاء مـرن ذي بنية‬ ‫نونـر‪ ،‬طريقة بسـيطة يمكنها ي‬ ‫ت‬ ‫هرميـة معقدة وله أنمـاط متكررة من المسـام الم�ابطة منتظمة الشـكل‪.‬‬ ‫المخت� المركزي للتصوير والتوصيف بالجامعة‪ ،‬استخدم الباحثون‬ ‫خ�اء من‬ ‫ب‬ ‫وبمساعدة ب‬ ‫البوليمر ت‬ ‫–� –المتعدد (ترت‪-‬بيوتيل أكريليت)‬ ‫المش�ك المتكتل المعروف باسم‬ ‫ي‬ ‫بوليست�ين ب ي‬ ‫ز‬ ‫ترك�ات مختلفـة من الــ‪PS–b–PtBA‬‬ ‫(‪ )PS–b–PtBA‬لعـرض هـذه الطريقة‪ .‬قامـوا باختبـار ي‬ ‫والتبخ� ت‬ ‫لف�ات‬ ‫بمخلوطات مذيبة مختلفة مـع صب المحلول الناتـج عىل ش�يحة زجاجيـة‬ ‫ي‬ ‫التنوي ونمو الفجوات ذات الجدران ت‬ ‫الم�ابطة عالية المسـامية‪ .‬وبعد‬ ‫زمنية مختلفة لتعزيز ِّ‬ ‫ذلك‪ ،‬جرى غمر الغشـاء الناتج ف ي� المـاء إلزالة المذيبات وإيقـاف االنفصال الطوري‪.‬‬ ‫موضحا‪« :‬بواسطة هذه الطريقة‪ ،‬نقوم بتخليق‬ ‫ئيس‪ ،‬ستيفان شيسكا‪،‬‬ ‫ً‬ ‫يقول الباحث الر ي‬ ‫منصة مهمـة لتصميم مـواد مسـامية اصطناعيـة ذات منظومـات تكرارية مسـامية معقدة‪،‬‬ ‫تحاك ما نـراه ف ي� الطبيعة»‪ ،‬مضيفًا‪« :‬تلـك المواد لها اسـتخدام محتمل ف ي�‬ ‫وعالية التنظيـم ي‬ ‫عمليات الفصل وسـقاالت التقويم البيولوجية»‪.‬‬

‫مقطع عرضي من صور المسح‬ ‫المجهري اإللكتروني يظهر أن‬ ‫التجاويف الكروية متداخلة عبر قنوات‬ ‫نانوية يبلغ قطرها ‪ 15‬نانومترات‪.‬‬

‫‪Chisca, S., Musteata, V-E., Sougrat, R., Behzad, R.R.,‬‬ ‫‪Nunes S. Artificial 3D hierarchical and isotropic porous‬‬ ‫‪polymeric materials. Science Advances 4, eaat0713‬‬ ‫‪(2018).‬‬

‫يظهر التصوير المقطعي بالفحص‬ ‫المجهري اإللكتروني النافذ ‪ TEM‬سطح‬ ‫ثالثي األبعاد لشريحة رقيقة من الغشاء‪.‬‬

‫تظهر إعادة البناء ثالثية األبعاد لصور‬ ‫المسح المجهري اإللكتروني على النطاق‬ ‫الكبير‪ ،‬باستخدام تقنية وجه الكتلة‬ ‫التسلسلي‪ ،‬الفراغات الكروية الدقيقة‬ ‫التي يبلغ قطر كل منها ‪ 5‬ميكرومتر‪.‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪53 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫تصور العلم‬

‫تُ ظهر البيانات الضخمة أن‬ ‫الفقاريات البحرية الكبيرة تتحرك‬ ‫عبر مياه السواحل والمحيطات‬ ‫بأشكال مختلفة‪ ،‬ولكنها ثابتة‬

‫‪ 54‬أغسطس ‪2018‬‬

‫‪2017 HUBERT PIWONSKI‬‬

‫رسم خرائط‬ ‫لتحركات‬ ‫ُّ‬ ‫المخلوقات‬ ‫الكبيرة‬ ‫والصغيرة في‬ ‫المحيطات‬

‫‪B E S E‬‬ ‫ف‬ ‫يختلــف الحــوت والســلحفاة ي� الحجــم والشــكل ونمــط‬ ‫الحيـــاة‪ ،‬ولكـــن أنمـــاط حركتهـــم متشـــابهة عـــى نحـــو‬ ‫مده ــش‪ ،‬وف ــق م ــا تكش ــف أك ـ بـر مجموع ــة م ــن بيان ــات‬ ‫الحركــة لمجموعــة متنوعــة مــن الفقاريــات البحريــة الكبـ يـرة‪.‬‬ ‫جمـــع فريـــق يتكـــون مـــن ‪ 58‬باح ًثـــا مـــن تســـع دول‪،‬‬ ‫و‪ 45‬مؤسس ــة بحثي ــة مجموع ــة بيان ــات مأخ ــوذة ع ــن بُع ــد‬ ‫بواســـطة أ‬ ‫القمـــار الصناعيـــة‪ ،‬لمجموعـــة متنوعـــة مـــن‬ ‫ث‬ ‫الحيوانـــات البحريـــة الضخمـــة‪ :‬تتضمـــن أكـــر مـــن ‪2.8‬‬ ‫ملي ــون موق ــع ألك ـ ثـر م ــن ‪ 2600‬حي ــوان متع َّق ــب منف ــر ًدا‪.‬‬ ‫وبالنس ــبة لبع ــض أ‬ ‫الن ــواع تش ــمل بيان ــات ُمس ــجلة من ــذ‬ ‫وق ــت بعي ــد يع ــود إىل ع ــام ‪.1985‬‬ ‫معرفـــة كيـــف تتحـــرك الحيوانـــات الضخمـــة خـــال‬ ‫البيئـــات الســـاحلية والمحيطيـــة ســـوف تســـاعد مديـــري‬ ‫الحي ــاة البحري ــة ع ــى التوص ــل إىل فه ــم أفض ــل لتأث ـ يـر‬ ‫أ‬ ‫النشـــطة ش‬ ‫الب�يـــة عـــى هـــذه الحيوانـــات‪ ،‬وتحديـــد‬

‫تصور العلم‬

‫تُ ظهر أكبر مجموعة من‬ ‫البيانات جرى جمعها‬ ‫على اإلطالق لحركة‬ ‫الحيوانات البحرية‬ ‫الضخمة أن الحيوانات‬ ‫البحرية الكبيرة تتحرك‬ ‫عبر مياه السواحل‬ ‫والمحيطات بأشكال‬ ‫مختلفة‪ ،‬ولكنها ثابتة‪.‬‬

‫مواطنه ــا م ــن أج ــل الحف ــاظ عليه ــا‪ ،‬كم ــا يوض ــح كارل ــوس‬ ‫ت‬ ‫دوار�‪ ،‬المؤلــف المشــارك ف ي� الدراســة مــن جامعــة الملــك‬ ‫ي‬ ‫مؤســـ�‬ ‫عبـــد هللا للعلـــوم والتقنيـــة (كاوســـت)‪ ،‬وأحـــد‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫التحليـــ�‬ ‫ال�نامـــج‬ ‫التعـــاو�‬ ‫الجهـــد‬ ‫الـــدول المســـمى ب‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫لحركـــة الحيوانـــات البحريـــة الضخمـــة‪.‬‬ ‫تضمنــت الحيوانــات المتعقَّبــة ‪ 50‬نو ًعــا مــن الحيوانــات‬ ‫ت‬ ‫ين‬ ‫ين‬ ‫الســـن�‬ ‫ماليـــن‬ ‫الـــي يَف ِْصـــل بينهـــا‬ ‫البحريـــة الضخمـــة ي‬ ‫م ــن ناحي ــة التط ــور وتس ــتخدم طر ًق ــا مختلف ــةً لل َّت َن ُّق ــل؛‬ ‫تطـــر أو تســـبح أو ش‬ ‫ـــدف‪ .‬راقـــب‬ ‫تمـــي أو تُ َج ِّ‬ ‫فهـــي إمـــا ي‬ ‫ي‬ ‫ـواع م ــن الس ــاحف‪ ،‬والق ــروش‪،‬‬ ‫ـ‬ ‫أن‬ ‫ـة‬ ‫ـ‬ ‫وحرك‬ ‫الفري ــق رسع ــة‬ ‫ٍ‬ ‫والدالف ـ ي ن‬ ‫ـةً‬ ‫ـورا بحري ـ ‪،‬‬ ‫ـن‪ ،‬وس ــباع البح ــر‪ ،‬والحيت ــان‪ ،‬وطي ـ ً‬

‫«على الساحل تتحرك‬ ‫تقلبا‪،‬‬ ‫الحيوانات علــى نحو أكثر ً‬ ‫بما يتفق مع ســلوك البحث»‬ ‫وج َل ــم الم ــاء‪.‬‬ ‫كالبطاري ــق والن ــوارس َ‬ ‫مثــل تلــك المجموعــة الهائلــة والمتنوعــة مــن البيانــات‬ ‫تُم ِّكــن العلمــا َء مــن اســتخالص نتائــج ال يمكــن اســتخالصها‬ ‫ـوع واح ـ ٍـد م ــن الحيوان ــات‪ .‬يوض ــح‬ ‫م ــن بيان ــات حرك ــة ن ـ ٍ‬ ‫دور تا� قائ ـ ًـا‪« :‬إن التط ــور أ‬ ‫اله ــم ال ــذي تقدم ــه النتائ ــج‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫أور َدت ال ينبـــع فقـــط مـــن إمكانيـــة مقارنـــة أنـــواع‬ ‫الـــي ِ‬ ‫ي‬ ‫ت‬ ‫الـــي تمتلـــك طرقًـــا‬ ‫متعـــددة مـــن الحيوانـــات البحريـــة ي‬ ‫أيضـــا مـــن استكشـــاف التبايـــن‬ ‫مختلفـــة لل َّت َنقّـــل‪ ،‬بـــل ً‬ ‫بـ ي ن‬ ‫ـن أفــراد الن ــوع الواح ــد»‪ .‬أك ــد ه ــذا أن أنم ــاط الحرك ــة‬ ‫ً‬ ‫الثابت ــة ثباتً ــا ملحوظ ــا‪ ،‬ومرونته ــا م ــع موط ــن المعيش ــة‪،‬‬ ‫تنطبــق عنــد المقارنــة بـ ي ن‬ ‫ـن أنــواع مختلفــة اختال ًفــا شاسـ ًـعا‬ ‫مث ــل الس ــاحف والحيت ــان‪ ،‬وكذل ــك عن ــد المقارن ــة ب ـ يـنن‬

‫ـوع واح ــد يعيش ــون ف ي� مواط ــن مختلف ــة»‪.‬‬ ‫أفــر ٍاد م ــن ن ـ ٍ‬ ‫توصلـــت الدراســـة إىل أن أنمـــاط الحركـــة تتحـــدد‬ ‫أ‬ ‫أيضـــا‬ ‫كبـــرة وفـــق النـــواع‪ ،‬ولكنهـــا تتأثـــر ً‬ ‫بدرجـــة ي‬ ‫بالموطـــن الـــذي تتنقـــل عـــره‪ .‬ويقـــول دور تا�‪�« :‬ف‬ ‫ب‬ ‫ي ي‬ ‫المحيـــط المفتـــوح‪ ،‬تميـــل الحيوانـــات إىل التحـــرك ف ي�‬ ‫مس ــارات أك ـ ثـر اس ــتقامة‪ ،‬وه ــو م ــا يعك ــس الحرك ــة نح ــو‬ ‫موق ــع مح ــدد‪ .‬أم ــا ع ــى الس ــاحل فتتح ــرك ع ــى نح ــو‬ ‫ث‬ ‫تقلب ــا‪ ،‬بم ــا يتف ــق م ــع س ــلوك البح ــث‪ ،‬وه ــو م ــا‬ ‫أك ــر ً‬ ‫ف‬ ‫يعك ــس أن الحي ــوان يك ــون ي� ط ــور البح ــث ع ــن طع ــام‬ ‫يقظًـــا تجـــاه الحيوانـــات ت‬ ‫المف�ســـة»‪.‬‬ ‫كمـــا يوضـــح مايـــكل يب�ومـــن ‪-‬وهـــو مؤلـــف آخـــر‬ ‫ف‬ ‫ـخ� ه ــذه‬ ‫مش ــارك ي� الدراس ــة م ــن كاوس ــت‪ -‬كيفي ــة تس ـ ي‬ ‫المعلومـــات ف ي� تحقيـــق فائـــدة محتملـــة فيمـــا يتعلـــق‬ ‫بحفــظ أ‬ ‫النــواع‪ ،‬فيقــول‪« :‬بينمــا أظهــرت حركــة الحيوانــات‬ ‫ف‬ ‫ف‬ ‫دهش ــا ي� أنم ــاط حركته ــا‪،‬‬ ‫ي� المحي ــط المفت ــوح اتس ــاقًا ُم ً‬ ‫ف‬ ‫فـــإن الحيوانـــات ي� المواطـــن الســـاحلية تمتلـــك مرونـــة‬ ‫أكـــر‬ ‫بكثـــر‪،‬‬ ‫وبالتـــال ربمـــا يكـــون لديهـــا مقـــدرة ب‬ ‫أكـــر ي‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫ع ــى التكي ــف م ــع التعدي ــات ال ـ ت‬ ‫ـي يُدخله ــا الب ـ شـر ع ــى‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫النظمـــة البيئيـــة الســـاحلية»‪.‬‬ ‫‪Sequiera, A.M.M., Rodriguez, J.P.,‬‬ ‫‪Eguiluz, V.M., Harcourt, R., Hindell, M. et‬‬ ‫‪al. Convergence of marine megafauna‬‬ ‫‪movements patterns in coastal open oceans.‬‬ ‫‪Proceedings of the National Academy of‬‬ ‫‪Sciences of the USA 115, 3072-3077 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪55 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫تصور العلم‬

‫المواد التي تتلف عادةً‬ ‫داخل الميكروسكوبات‬ ‫اإللكترونية يمكن‬ ‫تصويرها اآلن بدقة على‬ ‫النطاق الذري‪.‬‬

‫لمسة‬ ‫خفيفــة‬ ‫للكشف عن‬ ‫الهياكل الذرية‬ ‫‪P S E‬‬

‫ت‬ ‫ال� يؤثر بها‬ ‫من أجل فهم الكيفية ي‬ ‫ت‬ ‫ال�كيب الذري عىل الوظائف البيولوجية‬ ‫ئ‬ ‫كث�ا‬ ‫والسلوك‬ ‫ي‬ ‫الكيميا�‪ ،‬يلجأ الباحثون ي ً‬ ‫لك� ن‬ ‫ال ت‬ ‫عال‬ ‫النافذ‬ ‫و�‬ ‫الميكروسكوب‬ ‫إىل‬ ‫إ‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫الدقة (‪ .)HRTEM‬ومع ذلك فإن العديد‬ ‫من المركَّبات تكون شديدة الحساسية‬ ‫تجاه تلك الميكروسكوبات؛ إذ إن حزم‬ ‫إال ت‬ ‫لك�ونات القوية يمكن أن تُتلف الذرات‬ ‫ف‬ ‫ين‬ ‫أو تتسبب ي�‬ ‫طور‬ ‫سل�‪ .‬وقد َّ‬ ‫تسخ� ب ي‬ ‫فريق من جامعة الملك عبد هللا للعلوم‬ ‫والتقنية (كاوست) مجموعةً من أ‬ ‫الدوات‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونات‬ ‫يمكنها تقليل ض�ر شعاع إ‬ ‫داخل الميكروسكوب إ ت ن‬ ‫و� النافذ‬ ‫اللك� ي‬ ‫عال الدقة‪ ،‬وذلك باستخدام جرعات‬ ‫ي‬ ‫منخفضة من إال ت‬ ‫لك�ونات‪.‬‬ ‫‪ 56‬أغسطس ‪2018‬‬

‫إن ا ن‬ ‫لب� ا لمعد نية ‪ -‬ا لعضو ية‬ ‫بالسفنج‪ ،‬تُ َعد‬ ‫(‪ ،)MOFs‬تب�كيبها الشبيه إ‬ ‫أمثلة تقليدية للمواد شديدة الحساسية‬ ‫للتصوير بالميكروسكوب إ ت ن‬ ‫و�‬ ‫ال لك� ي‬ ‫ت‬ ‫ال�‬ ‫عال الدقة‪ .‬وتلك ُ‬ ‫النافذ ي‬ ‫المركَّبات‪ ،‬ي‬ ‫يز‬ ‫أك� المساحات السطحية‬ ‫تتم� بإحدى ب‬ ‫الطالق‪ ،‬وبمسام نانوية‬ ‫المسجلة عىل إ‬ ‫قابلة للتعديل‪ ،‬لديها إمكانيات ضخمة‬ ‫ئ‬ ‫الكيميا�‪ .‬يغ�‬ ‫لتخزين الغازات والحفز‬ ‫ي‬ ‫أن أغلب ن‬ ‫الب� المعدنية‪-‬العضوية تنهار‬ ‫أ‬ ‫ف ي� أثناء المراحل الوىل من التصوير‪،‬‬ ‫عندما يحاول الميكروسكوب محاذاة‬ ‫شعاعه إ ت ن‬ ‫و� مع محور المنطقة‬ ‫اللك� ي‬ ‫المتكرر للبلورة‪.‬‬ ‫عـاون داليانـج تشـانج‪ ،‬وكـون يل‬ ‫تَ َ‬ ‫ف‬ ‫مخت� التصوير والتوصيف‬ ‫وزمالؤهما ي� ب‬

‫أ‬ ‫سـاس ف ي� كاوسـت مـع مجموعـة يـو‬ ‫ال ي‬ ‫هـان إليجـاد طرق أقـل وطـأ ًة لتوصيف‬ ‫البىن المعدنية‪-‬العضويـة‪ .‬ف ي� السـابق‪،‬‬ ‫كام�ات خاصة‬ ‫أثبت الفريـق أن بمقدور ي‬ ‫ال ت‬ ‫صـورا‬ ‫لك�ونـات أن تلتقـط‬ ‫لرصـد إ‬ ‫ً‬ ‫على النطـاق الـذري باسـتخدام جرعـة‬ ‫منخفضـة مؤلفة مـن بضعـة ت‬ ‫إلك�ونات‬ ‫لكل بكسـل‪ .‬ولكن تلـك الطريقة تطلَّبت‬ ‫كبـر مـن العينـات مـن ن‬ ‫الب�‬ ‫أخـذ عـدد ي‬ ‫عشـوائيا‬ ‫الموجهـة‬ ‫المعدنية‪-‬العضويـة َّ‬ ‫ًّ‬ ‫لتحديـد المناطـق البلوريـة‪.‬‬ ‫ولجعل المحاذاة أك�ث بساطة‪ ،‬طور‬ ‫باحثو كاوست إجرا ًء من خطوة واحدة‬ ‫يعتمد عىل عامل يُدعى دائرة الو‪ ،‬يظهر‬ ‫أ‬ ‫ال ت‬ ‫لك�ونية تراكيب‬ ‫عندما تقابل الشعة إ‬ ‫دورية‪ .‬ويوضح تشانج ً‬ ‫قائل‪« :‬بمجرد‬ ‫أن نرى دائرة الو‪ ،‬نعرف اتجاه البلورة‬ ‫الحال وزاوية االنحراف عن الموقع‬ ‫ي‬ ‫المطلوب‪ .‬بعد ذلك يمكننا محاذاة‬ ‫البلورة باستخدام عملية إمالة يتم‬ ‫التحكم فيها بالحاسب»‪.‬‬ ‫ثمة مشكلة أخرى‪ ،‬هي أن المواد‬ ‫غالبا ما تتحرك‬ ‫الحساسة للشعاع ً‬

‫ف ي� أثناء التصوير بالميكروسكوب‬ ‫إ ت ن‬ ‫و� ‪ .‬ولتقليل هذا النوع من‬ ‫ال لك� ي‬ ‫الضبابية‪ ،‬أخذ الفريق ً‬ ‫أول مجموعةً من‬ ‫القص�‪.‬‬ ‫التعرض‬ ‫اللقطات ذات زمن‬ ‫ي‬ ‫بعد ذلك‪ ،‬من خالل تقنية تحويل‬ ‫فورييه الرياضية‪ ،‬قاموا بتحويل بيانات‬ ‫الصورة لكل بكسل إىل سلسلة من‬ ‫الموجات الجيبية‪ .‬وعن طريق استبعاد‬ ‫الموجات ذات السعة الضعيفة‪ ،‬تمكَّن‬ ‫الباحثون من تحديد السمات الدورية‬ ‫الحقيقية‪ ،‬وتصحيح انحراف الصورة‪.‬‬ ‫وقـد أوضـح الباحثـون إمكانيـات‬ ‫تقنيتهم الجديدة للتصوير بالميكروسكوب‬ ‫ت ن‬ ‫عـال الدقـة عـن طريق‬ ‫إاللكـر ي‬ ‫و� النافـذ ي‬ ‫بيان سـمات تفصيليـة لحلقـات أروماتية‪،‬‬ ‫و أ‬ ‫السـطح المعدنيـة المكشـوفة لهيـكل‬ ‫ن‬ ‫معد�‪-‬عضوي قائم عىل مادة الزركونيوم‪،‬‬ ‫ي‬ ‫تغ�ات هيكلية طفيفة ناجمة‬ ‫إ‬ ‫بالضافة إىل ي ُّ‬ ‫ين‬ ‫التسـخ�‪ .‬إن الصور شديدة الوضوح‬ ‫عن‬ ‫تأثـر على مجاالت‬ ‫الناتجـة قد يكـون لها ي‬ ‫أخرى بخلاف البىن المعدنية‪-‬العضوية‪.‬‬ ‫خ�ة المعامل‬ ‫ويقول هان‪« :‬إن ب‬ ‫أ‬ ‫الساسية ف ي� كاوست كانت ض�وريةً‬

‫تصور العلم‬

‫خوارزميات جديدة قائمة على حيل‬ ‫هندسية وتحويالت رياضية تُ َمكِّن‬ ‫الميكروسكوبات اإللكترونية عالية‬ ‫الدقة من المحاذاة بسرعة وتصوير‬ ‫المواد‪ ،‬مثل البنى المعدنية‪-‬‬ ‫العضوية‪ ،‬التي تكون حساسة‬ ‫للتلف من الشعاع‪.‬‬

‫حسن محاكاة‬ ‫خوارزمية تُ ِّ‬ ‫التدفقات المضطربة‬

‫تكشف المحاكاة النظرية كيف يمكن أن يكون للتغيرات الطفيفة في‬ ‫االحتكاك على سطح جسم ما تأثير كبير على مقاومة المائع‪.‬‬ ‫‪P S E‬‬

‫إخراج شبكة الميكروسكوب اإللكتروني‬ ‫النافذ من صندوق تخزين‪.‬‬

‫لتحويل تجربة استخدام التصوير‬ ‫بالميكروسكوب إ ت ن‬ ‫عال‬ ‫اللك� ي‬ ‫و� النافذ ي‬ ‫الدقة من عملية محاولة وخطأ‪ ،‬إىل عملية‬ ‫أقرب إىل الروتينية‪ ».‬ويضيف تشانج‪:‬‬ ‫آ‬ ‫«الن‪ ،‬يمكننا دراسة عدد من الهياكل‬ ‫ت‬ ‫تعت� –عادةً‪ -‬يغ� قابلة‬ ‫ال� ب‬ ‫الحساسة ي‬ ‫مث� حقًّا»‪.‬‬ ‫لالستكشاف‪ ،‬وهو أمر ي‬ ‫‪Zhang, D., Zhu, Y., Liu, L., Ying,‬‬ ‫‪X., Hsiung, C.-E., Sougrant,‬‬ ‫‪C2018 WAN CHENG‬‬

‫‪R., Li, K. & Han, Y. Atomic‬‬‫‪resolution transmission electron‬‬ ‫–‪microscopy of electron beam‬‬ ‫‪sensitive crystalline materials.‬‬ ‫‪Science 359, 675-679 (2018).‬‬

‫ُحسـن محـاكاة التدفقـات‬ ‫تـم تطويـر خوارزميـة ت ِّ‬ ‫المضطربـة عـن طريـق إتاحـة إجـراء قيـاس دقيـق‬ ‫عامـل يُدعـى االحتـكاك السـطحي‪ ،‬وذلـك على يـد‬ ‫ُلم ِ‬ ‫ين‬ ‫باحثـ� بجامعـة الملـك عبـد هللا للعلـوم والتقنيـة‬ ‫(كاوسـت) ومعهـد كاليفورنيـا للتقنيـة‪ .‬وربمـا يسـاعد‬ ‫الط�ان والشـحن‬ ‫تطبيـق هـذه الخوارزميـة قطاعـات ي‬ ‫ف ي� تطوير وسـائل نقل أك�ث كفاء ًة ف ي� اسـتهالك الوقود‪.‬‬ ‫إن حسـاب التدفـق المضطـرب على أ‬ ‫الجسـام‬ ‫السـطح العريضـة كالكـرات أو أ‬ ‫ذات أ‬ ‫السـطوانات‪،‬‬ ‫غـر أن العدد‬ ‫لـه تطبيقـات هندسـية عمليـة عديـدة‪ .‬ي‬ ‫تضم َنة ف ي� حل معادالت محاكاة‬ ‫ي‬ ‫الم َّ‬ ‫الكب� من العوامـل ُ‬ ‫ين‬ ‫الباحث�‬ ‫االضطـراب على نحـو دقيـق‪ ،‬يعن ي أن على‬ ‫اتخـاذ طـرق مختصرة‪ ،‬لـذا عـاد ًة مـا يتـم حسـاب‬ ‫الكبـرة فقط بدقـة‪ ،‬ف� ي ن‬ ‫حـ� يمكن‬ ‫الحـركات الدواميـة ي‬ ‫ي‬ ‫نمذجـة الحـركات أ‬ ‫نحـو‬ ‫على‬ ‫ًـا‬ ‫ق‬ ‫نطا‬ ‫صغـر‬ ‫ال‬ ‫تقريـ�‪.‬‬ ‫بي‬ ‫مح�ة بسـبب‬ ‫الكب�ة عملية ي‬ ‫إن محاكاة الدوامـات ي‬ ‫التفسـرات‬ ‫عـرف بأزمـة مقاومـة المائع‪ .‬إن‬ ‫ي‬ ‫ظاهرة تُ َ‬ ‫التغـرات المفاجـأة ف ي� مقاومـة‬ ‫التقليديـة لهـذه‬ ‫ي‬ ‫غ�‬ ‫المائـع تُعـزى إىل االنتقـال المضطـرب‪ ،‬الـذي يُ ي‬ ‫غـر أن تلـك‬ ‫نمـط التدفـق على سـطح الجسـم‪ .‬ي‬ ‫فهما ً‬ ‫كاملا للظاهرة‪.‬‬ ‫التفسـرات غامضـة‪ ،‬وال تُ ِّ‬ ‫ي‬ ‫قدم ً‬ ‫ف‬ ‫ن‬ ‫يوضـح ي ز ئ‬ ‫سـامتا� أن إحـدى‬ ‫را�‬ ‫ي‬ ‫الف� ي‬ ‫يـا� ي‬ ‫بتأثـرات أزمـة مقاومة‬ ‫المشـكالت المتعلقـة بالتنبـؤ ي‬ ‫التغـرات الطفيفـة ف ي�‬ ‫المائـع‪ ،‬تكمـن ف ي� التقـاط‬ ‫ي‬ ‫الطبقـات الحدوديـة‪ ،‬واالحتـكاك داخـل ديناميـكا‬ ‫الموائـع المعقـدة‪.‬‬ ‫ويوضـح وان تشـينج ‪-‬الباحـث ف ي� كاوسـت‪ً -‬‬ ‫قائل‪:‬‬ ‫جـد ا التقـاط‬ ‫«مـن الناحيـة التجريبيـة‪ ،‬يصعـب ًّ‬ ‫خصوصـا عندما يكون‬ ‫التدفـق القريب من السـطح‪،‬‬ ‫ً‬ ‫غـر أملس أو متحـركًا‪ .‬إن حسـاب االحتكاك‬ ‫السـطح ي‬ ‫ومث�»‪.‬‬ ‫عدديـة‬ ‫محـاكاة‬ ‫مـن‬ ‫السـطحي‬ ‫أمـر كاشـف ي‬ ‫ٌ‬ ‫وقـد ت‬ ‫اقـرح الفريـق أن االحتـكاك السـطحي قـد‬ ‫يسـاعد ف� تفسـر آ‬ ‫الليـة ي ز‬ ‫الف�يائيـة الكامنـة وراء أزمة‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫مقاومـة المائـع‪ .‬عمـل الفريـق على دراسـة نمـوذج‬ ‫يتدفـق فيـه المائـع على أسـطوانة ذات جـدران‬ ‫ملسـاء‪ 1‬وأسـطوانة أخرى ذات سـطح متعرج‪ .2‬وعن‬ ‫طريـق إدخـال طـرق لحسـاب االحتـكاك السـطحي‬ ‫بدقة ف ي� شـفرتهم الحاسـوبية‪ ،‬تكشف دراسـة الفريق‬ ‫عـن خاليـا مسـؤولة عـن االنفصـال وإعـادة االتصـال‬

‫ت‬ ‫دورا‬ ‫بالسـطح على النطـاق‬ ‫ي‬ ‫والـ� تـؤدي ً‬ ‫الصغـر‪ ،‬ي‬ ‫مهمـا‪ .‬ف� حالـة أ‬ ‫السـطوانة متعرجـة السـطح‪ ،‬وجـد‬ ‫ًّ ي‬ ‫الفريـق أن انتقـال االضطـراب ليـس هـو السـمة‬ ‫ت‬ ‫ال� تتسـبب ف ي� حدوث أزمة مقاومة المائع‪.‬‬ ‫الرئيسـية ي‬

‫«إن حساب االحتكاك‬ ‫السطحي من محاكاة‬ ‫أمر كاشف ومثير»‪.‬‬ ‫عددية ٌ‬ ‫ن‬ ‫الكب�ة هى‬ ‫ويقول‬ ‫سامتا�‪« :‬إن محاكاة الدوامات ي‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫مستقبل ديناميكا الموائع الحسابية ي� التطبيقات الصناعية‬ ‫وتطبيقات الديناميكا الهوائية‪ ،‬ويمكن أن يكون االحتكاك‬ ‫مهما ف� ي ن‬ ‫تحس� هذا التصميم»‪.‬‬ ‫السطحي ً‬ ‫معيارا ًّ ي‬ ‫‪1. Cheng, W., Pullin, D. I., Samtaney,‬‬ ‫‪R., Zhang, W., & Gao, W., R. Large-eddy‬‬ ‫‪simulation of flow over a cylinder with ReD‬‬ ‫‪from 3:9×103 to 8.5×105: a skin-friction‬‬ ‫‪perspective. Journal of Fluid Mechanics 820,‬‬ ‫‪121–158 (2017).‬‬ ‫‪2. Cheng, W., Pullin, D. I., Samtaney, R.,‬‬ ‫‪Large-eddy simulation of flow over a‬‬ ‫‪grooved cylinder up to transcritical Reynolds‬‬ ‫‪numbers. Journal of Fluid Mechanics 835,‬‬ ‫‪327-362 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪57 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫اﻟﺒﺎﺣﺜﻮن ﻓﻲ "ﻣﺮﻛﺰ أﺑﺤﺎث‬ ‫وﻫﻨﺪﺳﺔ اﻟﺒﺘﺮول"‬ ‫ﻧﻬﺠﺎ ﻳﻼﺋﻢ‬ ‫‪ ANPERC‬ﻳﻨﺘﻬﺠﻮن ً‬ ‫اﻟﻘﺮن اﻟﻮاﺣﺪ واﻟﻌﺸﺮﻳﻦ ﻓﻲ‬ ‫ﺑﺤﻮث اﻟﻄﺎﻗﺔ‪ .‬وﻫﻢ ﻳﺮﻛﺰون‬ ‫ﻋﻠﻰ ﺗﺪﻓﻖ اﻟﺴﻮاﺋﻞ‪ ،‬واﻟﻐﺎزات‪،‬‬ ‫واﻟﻤﻮاد ﻋﺒﺮ اﻟﻤﺴﺘﻮدﻋﺎت‪ .‬ﻫﺬه‬ ‫اﻟﻘﻄﻌﺔ ﻣﻦ اﻟﺼﺨﻮر اﻟﻜﺮﺑﻮﻧﻴﺔ‬ ‫ﻣﺄﺧﻮذة ﻣﻦ ﻧﺘﻮءات ﻫﻴﺎﻛﻞ‬ ‫ﺟﺒﻠﻴﺔ ﻗﺮب اﻟﺮﻳﺎض ﺑﺎﻟﻤﻤﻠﻜﺔ‬ ‫اﻟﻌﺮﺑﻴﺔ اﻟﺴﻌﻮدﻳﺔ‪ .‬وﺗُ َﻌ ﱡﺪ ﺗﻠﻚ‬ ‫ً‬ ‫ﻣﻌﺎدﻻ‬ ‫اﻟﻨﺘﻮءات ﻓﻲ ﺣﻘﻴﻘﺘﻬﺎ‬ ‫ﻟﻤﺴﺘﻮدﻋﺎت اﻟﻜﺮﺑﻮﻧﺎت‪.‬‬ ‫ﻛﻼرا ﻣﻮدﻳﻨﺴﻲ‬ ‫ﻃﺎﻟﺒﺔ دﻛﺘﻮراة‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪ANPERC.KAUST.EDU.SA‬‬

‫كيمياء ومواد‬ ‫الجينات‬ ‫الصحة وعلم‬

‫منصة لتوصيل‬ ‫تقنية التحرير الجيني‬

‫غالف نانوي يتيح التوصيل الفعال آللية «كريسبر‪-‬‬ ‫كاس‪ )CRISPR-Cas9( »9‬إلى داخل الخلية‪.‬‬

‫‪P S E | B E S E‬‬

‫مــن شــأن نظــام توصيــل جديــد ُص ِّمــم إلدخــال تقنيــة التحريــر‬ ‫أو التعديــل الجيــن ي إىل داخــل الخاليــا أن يســاعد عــى تصحيــح‬ ‫الطف ـرات المســببة أ‬ ‫للم ـراض لــدى المـ ض‬ ‫وفعالــة‪.‬‬ ‫ـر� بصــورة آمنــة َّ‬ ‫ويُ َعـ ُّـد النظام‪ ،‬الــذي طوره علمــاء جامعة الملك عبــد هللا للعلوم‬ ‫والتقنيــة (كاوســت)‪ ،‬هــو أ‬ ‫الول ف ي� اســتخدام المجموعــات الشــبيهة‬ ‫بالســفنج المكونــة مــن أيونــات المعــادن والجزيئــات العضويــة �ف‬ ‫إ‬ ‫َّ‬ ‫ي‬ ‫تغطية المكونــات الجزيئيــة لتقنية تحريــر الحمض النــووي الدقيقة‪،‬‬ ‫ت‬ ‫ـ� تُعــرف باســم «كريسـ بـر‪-‬كاس‪ ،(CRISPR-Cas9) »9‬ممــا يســمح‬ ‫والـ ي‬ ‫آ‬ ‫الفعــال لليــة تحريــر الجينــوم داخــل الخليــة‪.‬‬ ‫إ‬ ‫بالطــاق َّ‬

‫إطار الزيواليت‬ ‫واإليمادو زاليت‬ ‫سقالة تشبه‬ ‫يكون َّ‬ ‫ِّ‬ ‫القفص على آلية‬ ‫«كريسبر‪-‬كاس‪»9‬‬ ‫(‪)CRISPR-Cas9‬‬

‫ً‬ ‫ومـــجديًا مــن الناحيــة‬ ‫مســارا‬ ‫«تقــدم هــذه الطريقــة‬ ‫ِّ‬ ‫ســهل ُ‬ ‫ً‬ ‫ين‬ ‫لتحســ� مشــكالت التوصيــل المصاحبــة للمناهــج‬ ‫االقتصاديــة‬ ‫العالجيــة القائمــة عــى الحمــض النــووي الريـ بـ�»‪ ،‬وف ًقــا لنيفـ ي ن‬ ‫ـ�‬ ‫ي‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫ت‬ ‫الــ�‬ ‫َّ‬ ‫خشــاب‪ ،‬الســتاذ المشــارك ي� مجــال العلــوم الكيميائيــة‪ ،‬ي‬ ‫قــادت الدراســة‪ ،:‬وتضيــف‪« :‬قــد يســمح هــذا باســتخدام هــذه‬ ‫ال�كيبــات ف� المســتقبل لعــاج أ‬ ‫ت‬ ‫نحــو‬ ‫المــراض الوراثيــة عــى‬ ‫ي‬ ‫ٍ‬ ‫ف‬ ‫خشــاب ‪-‬ذات البــاع الطويــل ي� العلــوم الكيميائية‪-‬‬ ‫فعــال»‪ .‬تلقَّت َّ‬ ‫َّ‬ ‫الدعــم مــن أســتاذين مســاعدين ف ي� مجــال العلــوم البيولوجيــة‪،‬‬ ‫َ‬ ‫ين‬ ‫جاســم� مرزبــان‪ ،‬ومــو يل‪.‬‬ ‫همــا‬ ‫تعـ ن‬ ‫ـا� تقنيــة «كريسـ بـر‪-‬كاس‪ )CRISPR-Cas9( »9‬مشــكلةً مزدوجــةً‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫فلــ� تصبــح تقنيــة تحريــر الجينــات أدا ًة جزيئيــةً‬ ‫ي� التوصيــل؛ ي‬ ‫ال�وتـ ي ن‬ ‫ـ� الكبـ يـر‬ ‫متعــددة االســتخدامات‪ ،‬يجــب أن يدخــل ٌّكل مــن ب‬ ‫ومكــون الحمــض النــووي‬ ‫[وهــو إنزيــم القطــع كاس‪])Cas9( 9‬‬ ‫ِّ‬ ‫الري�‬ ‫ـووي‬ ‫ـ‬ ‫الن‬ ‫ـض‬ ‫ـ‬ ‫الحم‬ ‫ـ� ذي الشــحن المرتفــع [وهــو‬ ‫المرشــد‬ ‫ِ‬ ‫الريـ ب ي‬ ‫بي‬ ‫المســتخدم الســتهداف الحمــض النــووي] مــن خــارج الخليــة إىل‬ ‫أخــرا إىل النــواة‪ ،‬وكل ذلــك دون أن ْيعلقــا‬ ‫الســيتوبالزم‪ ،‬ثــم ي ً‬

‫وموادالجينات‬ ‫الصحة وعلم‬ ‫كيمياء‬

‫ف‬ ‫ت‬ ‫ـ� تُعــرف‬ ‫ي� الفقاقيــع الصغـ يـرة الموجــودة داخــل الخاليــا‪ ،‬والـ ي‬ ‫باســم الجســيمات الداخليــة‪.‬‬ ‫ومخت�هــا إىل نــوع مــن‬ ‫خشــاب‬ ‫ولحــل هــذه المشــكلة‪ ،‬لجــأت َّ‬ ‫ب‬ ‫واليمادو‬ ‫المــواد المســامية النانويــة يُعــرف باســم إطــار‏ الزيواليــت إ‬ ‫زاليــت‪ ،‬الــذي يكـ ِّـون هيـ ً‬ ‫ـكل يشــبه القفــص يمكــن وضــع الجزيئــات‬ ‫أ‬ ‫ين‬ ‫بروتــ� كاس‪)Cas9( 9‬‬ ‫الخــرى داخلــه‪ .‬وقــد غلَّــف الباحثــون‬ ‫المرشــد داخــل هــذه المــادة‪ ،‬ومــن ثَــم‬ ‫ـ� ِ‬ ‫والحمــض النــووي الريـ ب ي‬ ‫أدخلــوا الجســيمات النانويــة الناتجــة إىل خاليــا حيــوان ال َقــداد‪.‬‬ ‫تتســم ِب ـىن «كريسـ بـر‪-‬كاس‪ )CRISPR-Cas9( »9‬المغلَّفــة بكونهــا‬ ‫أ‬ ‫ف‬ ‫شــحن‬ ‫غــر‬ ‫ي‬ ‫ِّ‬ ‫مســممة للخاليــا‪ .‬ولن الجســيمات ي� مــادة الغــاف تُ َ‬ ‫بشــحنة موجبــة عندمــا تُـــمتص إىل داخــل الجســيمات الداخليــة‬ ‫بالخاليــا‪ ،‬فهــي تتســبب ف ي� انفجــار هــذه الفقاعــات المرتبطــة‬ ‫«كريســر‪-‬كاس‪)CRISPR-Cas9( »9‬‬ ‫بالغشــاء‪ ،‬ممــا يحــرر آليــة‬ ‫ب‬ ‫ويســمح لهــا باالنتقــال إىل النــواة‪ ،‬وهــي موطــن جينــوم الخليــة‪.‬‬ ‫ف‬ ‫و� النــواة‪ ،‬تتمكــن تقنيــة تحريــر الجينــات مــن العمــل‪.‬‬ ‫ي‬

‫«هذه الهياكل الشبيهة‬ ‫حيويا‪،‬‬ ‫باألقفاص متوافقة‬ ‫ًّ‬ ‫ويمكن استحثاثها عند الطلب»‬ ‫الريــ�‬ ‫باســتخدام الحمــض النــووي‬ ‫المرشــد المصمــم‬ ‫ِ‬ ‫ب‬ ‫ـ� تســبب ف� توهــج الخاليــا يباللــون أ‬ ‫الخ ـرض تحــت‬ ‫الســتهداف جـ ي ٍن َ َّ ي ُّ‬ ‫خشــاب وفريقهــا عــن إمكانيــة تقليــل‬ ‫ضــوء الفلورســنت‪ ،‬كشــفت َّ‬ ‫تعبـ يـر هــذا الجـ ي ن‬ ‫ـ� بنســبة ‪ 37%‬عــى مــدار أربعــة أيــام باســتخدام‬ ‫أ‬ ‫تقنيتهــم‪ .‬وتقــول المؤلفــة الوىل للدراســة شــهد الســياري‪ ،‬وهــي‬ ‫خشــاب‪« :‬هــذه الهيــاكل الشــبيهة‬ ‫طالبــة دكتــوراة ف ي�‬ ‫مختــر َّ‬ ‫ب‬ ‫أ‬ ‫بالقفــاص متوافقــة حيويًّــا ويمكــن اســتحثاثها عنــد الطلــب‪ ،‬ممــا‬ ‫يجعلهــا خيــارات ذكيــة للتغلُّــب عــى مشــكالت توصيــل المــواد‬ ‫وال�وتينــات»‪.‬‬ ‫الجينيــة ب‬ ‫ويخطــط الباحثــون الختبــار نظامهم عــى خاليا إالنســان والفـ ئـران‪،‬‬ ‫كمــا يأملــون اختبــاره ف ي� نهايــة المطاف عــن طريــق التجــارب الرسيرية‪.‬‬ ‫‪Alsaiari, S.K., Patil, S., Alyami, M., Alamoudi, K.O., Aleisa,‬‬ ‫‪F.A., Merzaban, J., Li M. & Khashab, N.M. Endosomal‬‬ ‫‪escape and delivery of CRISPR/Cas9 genome editing‬‬ ‫‪machinery enabled by nanoscale zeolitic imidazolate‬‬ ‫‪framework. Journal of the American Chemical Society 140,‬‬

‫نماذج حاسوبية‬ ‫تكافح المالريا‬

‫نموذج استقالبي جديد للمالريا قد يكشف عن‬ ‫مرض شديد الفتك‪.‬‬ ‫ٍ‬ ‫طرق أفضل لعالج‬ ‫ٍ‬

‫‪143–146 (2018).‬‬

‫‪IMAGE CREDIT:‬‬ ‫‪ADAPTED WITH PERMISSION FROM © 2018‬‬ ‫‪AMERICAN CHEMICAL SOCIETY‬‬

‫‪ 60‬أغسطس ‪2018‬‬

‫‪C E M S E‬‬

‫|‬

‫‪B E S E‬‬

‫بوصفــه أ حــد أ شــد مســ ِّببا ت‬ ‫أ‬ ‫المــراض فتـكًا عــى مســتوى العالــم‪،‬‬ ‫ينتـ شـر طفيــل المتصـ ِّـورة ‪Plasmodium‬‬ ‫بــا هــوادة مــن عائــل إىل آخــر‪ .‬ولكــن‪،‬‬ ‫الحاســو� الــذي‬ ‫قــد يكشــف النمــوذج‬ ‫بي‬

‫ابتكــره علمــاء جامعــة الملــك عبــد هللا‬ ‫للعلــوم والتقنيــة (كاوســت) عــن نقــاط‬ ‫الضعــف غـ يـر المعروفــة لــدى الطفيــل‪،‬‬ ‫ومــن ثَــم يســاعد عــى اســتغاللها ف ي�‬ ‫ســبيل الوصــول إىل خيــارات جديــدة‬ ‫لعــاج مــرض المالريــا‪.‬‬

‫الصحة وعلم الجينات‬

‫عائــل‬ ‫المتصــورة إىل‬ ‫يحتــاج طفيــل‬ ‫ِّ‬ ‫ٍ‬ ‫فقــاري وبعوضــة للتكاثــر واســتكمال‬ ‫دورة حياتــه ‪ .‬ومــن خــال مــا قــد يكــون‬ ‫ف ي� أحــوال أخــرى لدغــات ش‬ ‫حــرات‬ ‫غــر مؤذيــة فحســب‪ ،‬يتكاثــر طفيــل‬ ‫ي‬ ‫ش‬ ‫المتصـ ِّـورة وينتــر برسعــة مــن البعــوض‬ ‫ش‬ ‫الصابــة‬ ‫البــري‪،‬‬ ‫إىل العائــل‬ ‫مســببا إ‬ ‫ً‬ ‫بالمالريــا ووفــاة مــا يقــرب مــن نصــف‬ ‫مليــون شــخص حــول العالــم كل عــام‪.‬‬ ‫المتصــورة أحــادي‬ ‫يصيــب طفيــل‬ ‫ِّ‬ ‫الخليــة خاليــا الــدم الحمــراء‪ ،‬ويتكاثــر‪،‬‬ ‫وينتقــل مــن عائـ ٍـل إىل آخــر متخــذً ا أشـ ً‬ ‫ـكال‬ ‫مختلفــة‪ .‬ويتمثــل أحــد أوجــه القصــور‬ ‫الرئيســية ألدويــة المالريــا الحاليــة ف ي� أنهــا‬ ‫ال تعالــج إال شــكل المتصـ ِّـورة الذي يســبب‬ ‫أعـراض المالريــا النشــطة‪ .‬إال أن العالجات‬

‫باحثو جامعة الملك عبد‬ ‫الله للعلوم والتقنية‬ ‫(كاوست) يتنبؤون‬ ‫بأهداف محتملة‬ ‫للعقاقير تتعلق بأيض‬ ‫طفيل المالريا‪ ،‬قد‬ ‫تكشف عن خيارات‬ ‫عالجية جديدة للمرض‪.‬‬ ‫يتضمن فريق البحث‬ ‫(من اليسار إلى‬ ‫اليمين)‪ :‬شين جاو‪،‬‬ ‫وتاكاشي جوجوبوري‪،‬‬ ‫وكاتسوهيكو مينيتا‪،‬‬ ‫وعلياء م‪ .‬عبد الحليم‪.‬‬

‫ت‬ ‫الــ� تســتهدف شــكل الطفيــل الناقــل‬ ‫ي‬ ‫ف‬ ‫للمــرض قــد تقـض ي عــى المــرض ي� مهده‪.‬‬ ‫وســعيا إل يجــاد أهــداف محتملــة‬ ‫ً‬ ‫لعقاقــر عــاج المالريــا‪ ،‬بحثــت طالبــة‬ ‫ي‬ ‫الدكتــوراة عليــاء عبــد الحليــم وزمالؤهــا‬ ‫المتصــورة‪.‬‬ ‫ف ي� المخطــط الجيــن ي لطفيــل‬ ‫ِّ‬ ‫وقــد ركــزوا عــى الجينــات المشــاركة ف ي�‬ ‫عمليــة االســتقالب‪ ،‬وهــي التفاعــات‬ ‫ت‬ ‫الــ� تســمح للطفيــل بالنمــو‬ ‫الكيميائيــة ي‬ ‫والتكاثــر واالســتجابة لبيئتــه‪.‬‬ ‫وتوضــح عبــد الحليــم ذلــك قائلــةً ‪:‬‬ ‫«كان هدفنــا ف ي� هــذه الدراســة تقديــم‬ ‫نمــوذج يوضــح االختالفــات االســتقالبية‬ ‫ـ� أ‬ ‫بـ ي ن‬ ‫النــواع ومراحــل دورة الحيــاة‪ ،‬وذلــك‬ ‫ت‬ ‫بغــرض استكشــاف اســراتيجيات وأهــداف‬ ‫عالجيــة جديــدة»‪.‬‬

‫ً‬ ‫أول‪ ،‬ابتكــر العلمــاء نمــاذج حاســوبية‬ ‫جمعــت ي ن‬ ‫بــ� المخطــط الجيــن ي لطفيــل‬ ‫المتصـ ِّـورة ومعلومــات حول كيفية تشــغيل‬ ‫الجينــات االســتقالبية ف ي� خمســة أنــواع‬ ‫مختلفــة وخمــس مراحــل مختلفة مــن دورة‬ ‫حياتهــا وإيقافهــا‪ .‬ثــم حذفــوا الجينــات ف ي�‬ ‫نماذجهــم وأجروا عمليــات محــاكاة لمعرفة‬ ‫أي الجينــات كانــت جوهريةً إلبقــاء الطفيل‬ ‫عــى قيــد الحيــاة‪.‬‬ ‫وقــد صــادف العلمــاء بالفعــل عــدة‬ ‫أهــداف محتملــة‪ً .‬‬ ‫أول‪ ،‬كشــفت عمليــات‬ ‫المحــاكاة أنــه ف ي� حالــة شــكل الطفيــل‬ ‫المســبب أ‬ ‫ين‬ ‫فيتامــ� (ب)‬ ‫للعــراض يكــون‬ ‫ِّ‬ ‫أساســيا يحتاجــه‬ ‫البانتوثينــات فيتامي ًنــا‬ ‫ًّ‬ ‫نــوع المتصــورة المنجليــة (‪Plamodium‬‬ ‫‪ )falciparum‬للتكاثــر‪ ،‬ف� حـ ي ن‬ ‫ـ� أن العامــل‬ ‫ي‬ ‫نفســه ال يمثــل أهميــةً كبـ يـر ًة ف ي� نمــو أنــواع‬ ‫ت‬ ‫الــ� تصيــب القــوارض‪.‬‬ ‫المالريــا ي‬ ‫تقــول عبــد الحليــم‪« :‬هنــاك‬ ‫ت‬ ‫اســراتيجية محتملــة للتلقيــح‪ ،‬تتمثــل ف ي�‬ ‫منــع هــذا المســار المهــم لنمــو الطفيــل‪،‬‬ ‫والحــد مــن بقائــه وانتشــاره»‪.‬‬ ‫ِّ‬ ‫ش‬ ‫وتأمــل عبــد الحليــم والم�فــون‬ ‫تــاكا� جوجوبــوري‪ ،‬ي ن‬ ‫عليهــا ش‬ ‫وشــ� جــاو‪،‬‬ ‫ي‬ ‫ـو� المقـ َّـدم من‬ ‫باســتخدام الدعــم الحاسـ ب ي‬ ‫كاتســوهيكو مينيتــا‪ ،‬أن يســاعد نموذجهــم‬ ‫المتصــورة ف ي� الكشــف‬ ‫المحــاك لطفيــل‬ ‫ِّ‬ ‫ي‬ ‫عــن مزيــد مــن العالجــات الدوائيــة‪ .‬وهــم‬ ‫يســلطون الضــوء عــى إمكانيــة اســتخدام‬ ‫تلــك النمــاذج ف ي� ترجمــة النتائج عـ بـر النماذج‬ ‫أ‬ ‫ت‬ ‫ـ� تصيــب إالنســان‪.‬‬ ‫التجريبيــة والنــواع الـ ي‬ ‫ف‬ ‫و� الوقــت نفســه‪ ،‬سيســتمر الفريــق‬ ‫ي‬ ‫ف ي� إضافــة مزيــد مــن المعلومــات الوراثيــة‬ ‫المتصــورة عنــد توافرهــا‪ .‬تقــول‬ ‫حــول‬ ‫ِّ‬ ‫عبــد الحليــم‪« :‬إن الخطــوة أ‬ ‫الكـ ثـر أهميةً‬ ‫هــي االســتمرار ف ي� تحديــث النمــوذج‬ ‫لالســتخدام ف ي� المســتقبل»‪.‬‬ ‫‪Abdel-Haleem, A. M., Hefzi,‬‬ ‫‪H., Mineta, K., Gao, X.,‬‬ ‫‪Gojobori, T. et al. Functional‬‬ ‫‪interrogation of Plasmodium‬‬ ‫‪genus metabolism‬‬ ‫‪identifies species- and‬‬ ‫‪stage-specific differences‬‬ ‫‪in nutrient essentiality‬‬ ‫‪and drug targeting. PLoS‬‬ ‫‪Computational Biology 14,‬‬ ‫‪e1005895 (2018).‬‬

‫اكتشافات كاوست ‪61 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫اﻛﺘﺸﺎﻓﺎت ﻛﺎوﺳﺖ‬

‫ﺗﻮاﺻﻞ‬ ‫اﺟﺘﻤﺎﻋﻴﺎ ﻣﻊ‬ ًّ ‫ﻛﺎوﺳﺖ‬ ‫ﺗﺎﺑﻌﻨﺎ ﻋﻠﻰ وﺳﺎﺋﻞ‬ ‫اﻟﺘﻮاﺻﻞ اﻻﺟﺘﻤﺎﻋﻲ‬

(screen shot of kaust other social media page)

KAUSTofficial @KAUST_NewsAR kaustedu kaustofficial KAUST

discovery.kaust.edu.sa

‫الصحة وعلم الجينات‬

‫‪2017 JASMEEN MERZABAN‬‬

‫إسقاط البروتين ‪CD34‬‬

‫التحكم المخلوط‬

‫خاليا بدون بروتين ‪( CD34‬أعلى الصورة) تخلو من الزوائد الشبيهة بقرون االستشعار (األسهم الحمراء أسفل‬ ‫الصورة) التي تساعد الخاليا على االرتباط بجزيئات االلتصاق في نخاع العظم‪.‬‬

‫ليس مجرد واسم للخاليا الجذعية‬

‫المكونة‬ ‫واسما للخاليا الجذعية‬ ‫غالبا ما ُينظر إلى البروتين ‪ CD34‬على أنه‬ ‫ِّ‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫للدم‪ ،‬دون النظر إلى دوره اآلخر في المساعدة على الهجرة إلى نخاع العظام‪.‬‬ ‫‪B E S E‬‬

‫ال� ي ن‬ ‫وتـ� الـذي يُسـتخدم لتحديـد الخاليـا‬ ‫إن ب‬ ‫ث‬ ‫بكثـر مـن مجـرد واسـم‬ ‫المكونـة للـدم هـو أكـر ي‬ ‫ِّ‬ ‫ال� ي ن‬ ‫وتـ�‬ ‫سـطحي؛ إذ يُظهـر بحـث جديـد أن هـذا ب‬ ‫ئيسـيا ف ي� ربـط‬ ‫المعـروف بــ‪ CD34‬يـؤدي ً‬ ‫أيضـا ً‬ ‫دورا ر ًّ‬ ‫جزيئـات االلتصـاق ف ي� نخـاع العظـام‪.‬‬ ‫ين‬ ‫جاسم� مرزبان‪ ،‬عا ِلمة الكيمياء الحيوية‬ ‫تقول‬ ‫بجامعة الملك عبد هللا للعلوم والتقنية (كاوست)‪،‬‬ ‫وال� قادت الفريق ث‬ ‫ت‬ ‫البح�‪ ،‬إن اكتشاف أن هذا الربط‬ ‫ي‬ ‫ي‬ ‫يساعد عىل الدمج السليم للخاليا الجذعية والسلفية‬ ‫المكونة للدم بعد زراعتها هو نتيجةٌ تفتح الباب‬ ‫ِّ‬ ‫ين‬ ‫«لتحس� هجرة هذه الخاليا؛ تحقيقًا ألغراض عالجية»‪.‬‬ ‫تُسـتخدم عمليات زراعـة الخاليا الجذعيـة ف ي� عالج‬ ‫ض‬ ‫المر� الذين يعانون مجموعةً متنوعةً من اضطرابات‬ ‫المهـددة للحيـاة‪ .‬عندمـا تُؤخـذ هـذه الخاليـا‬ ‫الـدم‬ ‫ِّ‬ ‫الجذعيـة من شـخص بالغ (على عكس طريقـة أخذها‬ ‫مـن دم الحبـل السري)‪ ،‬يتم عزلهـا عن طريـق إعطاء‬ ‫عقارا يسـبب تحرك الخاليا الجذعية الموجودة‬ ‫ب‬ ‫المت�ع ً‬ ‫ف ي� نخـاع العظـام ودخولهـا إىل مجـرى الـدم‪ .‬بعدها‪،‬‬ ‫يتم تمرير الدم خلال جهاز يسـتخلص جميع الخاليا‬ ‫ت‬ ‫ال� ي ن‬ ‫وتـ� ‪.CD34‬‬ ‫عـر عن ب‬ ‫ال� تُ ب ِّ‬ ‫ي‬ ‫ن‬ ‫وت� ‪ CD34‬زيادة‬ ‫تستطيع الخاليا إ‬ ‫لل� ي‬ ‫اليجابية ب‬ ‫جميع أنواع مكونات الدم المختلفة ولكنها ال تنفرد‬ ‫ت‬ ‫ع� عن‬ ‫ال� ال تُ ب ِّ‬ ‫بهذه القدرة؛ إذ يمكن لبعض الخاليا ي‬ ‫ش‬ ‫ال�ء نفسه‪ .‬ومع‬ ‫هذا الواسم السطحي أن تفعل ي‬ ‫ف‬ ‫ذلك‪ ،‬فإن الخاليا السلبية بل� ي ن‬ ‫وت� ‪ CD34‬ي� الدورة‬ ‫الدموية ال تتمتع بالكفاءة نفسها ف ي� إيجاد طريقها إىل‬ ‫نخاع العظام‪ .‬ومن ثَم‪ ،‬يميل أ‬ ‫الطباء إىل ت‬ ‫ال� ي ز‬ ‫ك� عىل‬ ‫َّ‬ ‫اختيار بال� ي ن‬ ‫وفعالة إلثراء‬ ‫وت� ‪ CD34‬بوصفه وسيلةً سهلةً َّ‬ ‫المكانيات‪،‬‬ ‫الخاليا الجذعية والخاليا السالفة عالية إ‬ ‫وذلك عىل الرغم من الغموض الذي يحيط بالوظيفة‬ ‫لل� ي ن‬ ‫وت� ‪ CD34‬منذ تف�ة طويلة‪.‬‬ ‫البيولوجية الطبيعية ب‬ ‫كشـفت جمرزبـان وزمالؤها عـن إحـدى وظائف هذا‬

‫ال� ي ن‬ ‫وت�‪ ،‬وذلـك ً‬ ‫أول عن طريق اختبـار قدرة مجموعات‬ ‫ب‬ ‫المكونـة للدم على ربـط جزيئات‬ ‫الخاليـا‬ ‫مـن‬ ‫مختلفـة‬ ‫ِّ‬ ‫ت‬ ‫تعـر عـن‬ ‫الـ� ب‬ ‫االلتصـاق‪ .‬وقـد أظهـروا أن الخاليـا ي‬ ‫ت‬ ‫بال� ي ن‬ ‫ال� اسـتطاعت عمل ذلك‪،‬‬ ‫وتـ� ‪ CD34‬هي وحدها ي‬ ‫ن‬ ‫ن‬ ‫وت� ‪ CD34‬نفسه‬ ‫بروت� دقيق أن بال� ي‬ ‫كما كشـف فحص ي‬ ‫مسـؤول عن هـذا الربط‪ .‬وقد أكـد إسـقاط بال� ي ن‬ ‫ً‬ ‫وت�‬ ‫كان‬ ‫ف‬ ‫أسـاس ي� هجـرة الخاليا‪.‬‬ ‫أن ‪ CD34‬كان لـه دور‬ ‫ي‬ ‫ووفقًا للمؤلفة أ‬ ‫الوىل للدراسـة دينا أبو سـمرة‪ ،‬وهي‬ ‫طالبـة دكتـوراة سـابقة ف� مختـر مرزبان وتـدرس آ‬ ‫الن‬ ‫ب‬ ‫ي‬ ‫آثار‬ ‫للنتائج‬ ‫كان‬ ‫فقـد‬ ‫هارفـارد‪،‬‬ ‫ف ي� كليـة الطب بجامعـة‬ ‫ٌ‬ ‫عالجيـة تتجـاوز مجرد فهم عمليـة الزرع‪ .‬وقد أشـارت‬ ‫ال� ي ن‬ ‫وتـ� ‪ CD34‬الموجـود على سـطح الخاليـا‬ ‫إىل أن ب‬ ‫الجذعيـة االبيضاضيـة (أي تلـك المصابـة برسطـان‬ ‫الدم) مختلـف عن ذلـك الموجود ف ي� الخاليـا الجذعية‬ ‫المكونـة للـدم‪ .‬تقـول أبـو سـمرة إن هنـاك‬ ‫السـليمة‬ ‫ِّ‬ ‫ف‬ ‫«� تحديـد الخاليا‬ ‫إمكانيـة السـتغالل هـذا االختلاف ي‬ ‫وبالتـال يمكـن مـن الناحيـة‬ ‫الجذعيـة االبيضاضيـة‪،‬‬ ‫ي‬ ‫النظريـة اسـتهدافها باسـتخدام أسـاليب مختلفـة»‪.‬‬ ‫ت‬ ‫أيضـا إمكانيـة معالجـة الخاليـا‬ ‫وتقـرح مرزبـان ً‬ ‫ن‬ ‫وتـ� ‪– CD34‬وهي‬ ‫لل� ي‬ ‫المكونة للدم ب‬ ‫الجذعية السـلبية ِّ‬ ‫حاليـا ف ي� طب الزرع– بطرق تعزز‬ ‫مجموعة يتم تجاهلها ًّ‬ ‫قدراتها على الربط‪ .‬فقـد تزيـد إضافة هـذه الخاليا إىل‬ ‫لل� ي ن‬ ‫وتـ� ‪ CD34‬بصـورة جماعية‬ ‫المجموعـات إاليجابية ب‬ ‫مـن أوجه الكفـاءة العامـة للإجـراء‪ ،‬مما يـؤدي إىل نجاح‬ ‫طويـل أ‬ ‫المد بعـد عمليـات الزرع‪.‬‬ ‫‪AbuSamra, D.B., Aleisa, F.A., Al-Amoodi,‬‬ ‫‪A.S., Ahmed, H.M., Chin. C.J., Abuelela, A.F.,‬‬ ‫‪Bergam, P., Sougrat, R. & Merzaban, J.S. Not‬‬ ‫‪just a marker: CD34 on human hematopoietic‬‬ ‫‪stem/progenitor cells dominates vascular‬‬ ‫‪selectin binding along with CD44. Blood‬‬ ‫‪Advances 1, 2799-2816 (2017).‬‬

‫صورة أكثر‬ ‫وضوحا‬ ‫ً‬ ‫لوظيفة‬ ‫الدماغ‬ ‫سرعة‬ ‫ً‬ ‫حسابات أكثر‬ ‫تسمح للباحثين بمشاهدة‬ ‫دقة‬ ‫التفاصيل األكثر ً‬ ‫لنشاط الدماغ في التصوير‬ ‫الوظيفي للدماغ‪.‬‬ ‫‪C E M S E‬‬ ‫فعـال مـن الناحيـة‬ ‫مـن شـأن‬ ‫مخطـط َّ‬ ‫ٍ‬ ‫الحسابية لمعالجة البيانات تحقيق إمكانية‬ ‫رؤيـة العالقـات ت‬ ‫الم�ابطة ف ي� نشـاط الدماغ‬ ‫ين‬ ‫ب� أجزائـه المختلفـة‪ ،‬بدقة يغ� مسـبوقة‪.‬‬ ‫الحسـا�‬ ‫هـذا‪ ،‬ويرتكـز هـذا المخطـط‬ ‫بي‬ ‫الحصـاءات‪،‬‬ ‫طـوره الباحثـون على إ‬ ‫الـذي َّ‬ ‫أيضـا إحـدى أهـم مشـكالت‬ ‫كمـا يعالـج ً‬ ‫الطـ� والحيـوي‪ ،‬وهـي كيفيـة‬ ‫التصويـر ب ي‬ ‫معالجـة بيانـات التصويـر برسعـة كافيـة‬ ‫إلدراك القدرة االستكشـافية الكاملة ألحدث‬ ‫عـال الدقـة‪.‬‬ ‫تقنيـات التصويـر ي‬ ‫كانـت لحظـة تطويـر تقنيـة التصويـر‬ ‫بالر ي ن‬ ‫المغناطيس� الوظيفـي (‪ )fMRI‬ف ي�‬ ‫نـ�‬ ‫ي‬ ‫أوائـل تسـعينيات القـرن ش‬ ‫الع�يـن واحـد ًة‬ ‫ف‬ ‫اللهـام الحقيقيـة ي� مجـال‬ ‫مـن لحظـات إ‬ ‫أبحـاث الدمـاغ‪ .‬فعـن طريـق اسـتخدام‬ ‫تقنيـة التصويـر بالر ي ن‬ ‫غـر‬ ‫نـ�‬ ‫المغناطيس� ي‬ ‫ي‬ ‫الباضعـة الحاليـة‪ ،‬يرسـم التصويـر بالر ي ن‬ ‫ن�‬ ‫المغناطيس� الوظيفـي مخطـط توزيـع‬ ‫ي‬ ‫ين‬ ‫أكسـج� الـدم ف ي� الدمـاغ‪ ،‬وهـو مـا يرتبط‬ ‫ارتباطًـا وثيقًـا بنشـاط الدماغ‪ .‬وباسـتخدام‬ ‫هـذه التقنيـة‪ ،‬يمكـن أخـذ لقطـات لنشـاط‬ ‫الدمـاغ اسـتجابةً لمحفِّـزات معينـة‪ ،‬مثـل‬ ‫الـكالم‪ ،‬أو االسـتجابة ألسـئلة الذاكـرة‪ ،‬أو‬ ‫المشـاهد البرصيـة‪.‬‬ ‫ف‬ ‫حـ� أن ا لتصويـر با ي ن‬ ‫و� ي ن‬ ‫لرنـ�‬ ‫ي‬ ‫المغناطيس� الوظيفـي قـادر على التقـاط‬ ‫ي‬ ‫صور عاليـة الدقة تتكـون من مئـات آ‬ ‫الالف‬ ‫مـن النقـاط أو الفوكسلات‪ ،‬فـإن رسـم‬ ‫مخطـط العالقـات ت‬ ‫الم�ابطـة ي ن‬ ‫بـ� وظيفـة‬ ‫الدمـاغ ت ز‬ ‫عـر مناطـق مختلفـة من‬ ‫الم�امنـة ب‬ ‫ت‬ ‫الدمـاغ مهمـة حسـابية ضخمـة‪ .‬وحى مع‬ ‫توافـر مجموعـة القـدرات الحسـابية‬ ‫اكتشافات كاوست ‪63 di scove r y.ka ust.e du . s a‬‬

‫الصحة وعلم الجينات‬

‫ض‬ ‫الحـا�‪ ،‬تظل هذه‬ ‫المتاحـة ف ي� الوقت‬ ‫ش‬ ‫المبـا�ة‪،‬‬ ‫غـر مجديـة بالطرق‬ ‫الحسـابات ي‬ ‫وبالتال فهـي تتطلب اتباع نهـج أك�ث فاعليةً‬ ‫ي‬ ‫مـن الناحيـة الحسـابية‪.‬‬ ‫تنـاول هـذه المشـكلة ٌّكل مـن مـارك‬ ‫وه�نانـدو أومبـاو مـن جامعـة‬ ‫جينتـون ي‬ ‫الملك عبـد هللا للعلوم والتقنية (كاوسـت)‬ ‫بالتعـاون مـع سـتيفانو ت‬ ‫كاس�وشـيو مـن‬ ‫جامعـة نوتـردام ف ي� الواليـات المتحـدة؛ إذ‬

‫الحصاء‬ ‫طوروا مخططًا‬ ‫حسـابيا يرتكـز عىل إ‬ ‫ًّ‬ ‫لمقارنـة النشـاط ف ي� أجـزاء مختلفـة مـن‬ ‫الدماغ عىل مسـتويات مكانية مختلفة‪ ،‬بد ًءا‬ ‫ككل مـرورا بالمناطـق أ‬ ‫مـن الدمـاغ ٍّ‬ ‫الصغـر‬ ‫ً‬ ‫ً‬ ‫ووصـول إىل أصغـر جـزء مـن الدمـاغ‪.‬‬ ‫يقـول أومبـاو‪« :‬باسـتخدام نهـج‬ ‫أ‬ ‫ئ‬ ‫سـاس لنهجنا ذي‬ ‫ي‬ ‫إحصـا�‪ ،‬يتمثل الدور ال ي‬ ‫الدقـة المتعـددة ف� تحليل المكـون المكا�ن‬ ‫ِّ‬ ‫ي‬ ‫ي‬

‫& ‪Castruccio, S., Ombao, H.‬‬ ‫‪Genton, M.G. A scalable multi‬‬‫‪resolution spatio-temporal‬‬ ‫‪model for brain activation in‬‬ ‫‪fMRI. Biometrics early online‬‬ ‫‪article 22 January 2018.‬‬

‫ﻃﺎﻟﺒﺎ‬ ‫‪1019‬‬ ‫ً‬ ‫ﻣﺴﺠﻼ ﻣﻦ‬ ‫ً‬ ‫‪ 73‬دوﻟﺔ‬ ‫*ﺧﺮﻳﻒ ‪2017‬‬

‫دﻋﻮة إﻟﻰ اﻟﻌﻤﻞ‪kaust.edu.sa :‬‬

‫‪ 64‬أغسطس ‪2018‬‬

‫©‪REPRODUCED WITH PERMISSION FROM REFERENCE 1.‬‬ ‫‪2018 THE INTERNATIONAL BIOMETRIC SOCIETY‬‬

‫المخطط اإلحصائي‬ ‫متعدد النطاقات‬ ‫يبين بشكل فعال‬ ‫ِّ‬ ‫النشاط المترابط‬ ‫بين أجزاء الدماغ‬ ‫المختلفة‪.‬‬

‫ين‬ ‫المغناطيس�‬ ‫بالرنـ�‬ ‫لبيانـات التصويـر‬ ‫ي‬ ‫الوظيفي إىل نطاقات مختلفة –من الشـاملة‬ ‫إىل الموضعيـة»‪.‬‬ ‫جـرى تطويـر النهـج بوصفـه جـز ًءا مـن‬ ‫التعـاون القائـم مـع مركـز إعـادة تأهيـل‬ ‫مصـا� السـكتة الدماغيـة ف ي� جامعـة‬ ‫بي‬ ‫كاليفورنيـا إرفايـن‪ ،‬ويحسـب المخطـط‬ ‫ئ‬ ‫حصـا� لمجموعـات‬ ‫ال‬ ‫الحسـا� الشـكل إ‬ ‫ي‬ ‫بي‬ ‫كب�ة ت ز‬ ‫وم�ايـدة من قراءات النشـاط بطريقة‬ ‫ي‬ ‫تتيح سـهولة إجـراء الحوسـبة الموزعة‪ ،‬مما‬ ‫يجعلـه ي ز‬ ‫يتمـر بالكفـاءة العاليـة‪.‬‬ ‫وال يعمـل ذلـك على حـل المشـكلة‬ ‫يحسـن القـدرة عىل‬ ‫الحسـابية فحسـب‪ ،‬بـل ِّ‬ ‫تفسـر النتائـج‪ ،‬ممـا يضمـن إمكانيـة وصـف‬ ‫ي‬ ‫ب� أ‬ ‫االتصال ي ن‬ ‫النشطة‪ ،‬سواء داخل كل منطقة‬ ‫ف‬ ‫عـر مناطـق الدمـاغ المختلفة‪.‬‬ ‫ي� الدمـاغ أو ب‬

‫يقول أومباو‪« :‬من المهم أن نأخذ‬ ‫ف ي� الحسبان طريقة تواصل الوحدات‬ ‫ا لعصبية ا لمنفصلة مكا ًّنيا ببعضها‬ ‫البعض ف� نمذجة بيانات التصوير بالر ي ن‬ ‫ن�‬ ‫ي‬ ‫المغناطيس الوظيفي من أجل تج ُّنب‬ ‫ي‬ ‫النتائج المضلِّلة‪ ،‬مثل عمليات التنشيط‬ ‫الخطأ‪ ،‬أو عدم القدرة عىل الكشف عن‬ ‫النشاط»‪ .‬ويضيف‪« :‬سيساعدنا التحديد‬ ‫والـمعطَّلة‬ ‫الـم َّ‬ ‫نشطة ُ‬ ‫الصحيح للوحدات ُ‬ ‫عىل ي ن‬ ‫تحس� فهمنا لوظيفة الدماغ ش‬ ‫الب�ي‪،‬‬ ‫أ‬ ‫سواء ف� أ‬ ‫ض‬ ‫الشخاص الصحاء أو المر�»‪.‬‬ ‫ي‬

‫ﻳﺠﻤﻊ "ﻣﺮﻛﺰ اﻷﻏﺸﻴﺔ واﻟﻤﻮاد‬ ‫اﻟﻤﺴﺎﻣﻴﺔ اﻟﻤﺘﻘﺪﻣﺔ"‬ ‫ﻋﻠﻤﺎء اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء واﻟﻤﻬﻨﺪﺳﻴﻦ‬ ‫اﻟﻜﻴﻤﻴﺎﺋﻴﻴﻦ واﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﻴﻴﻦ ﻟﻠﻌﻤﻞ‬ ‫ﻣﻌﺎ ﻋﻠﻰ ﺣﻞ ﻣﺸﻜﻼت ﻣﺘﻌﻠﻘﺔ‬ ‫ً‬ ‫ﺑﺎﻟﺒﺘﺮوﻛﻴﻤﺎوﻳﺎت‪ ،‬وﻣﻌﺎﻟﺠﺔ اﻟﻐﺎز‬ ‫اﻟﻄﺒﻴﻌﻲ‪ ،‬وﻓﺼﻞ اﻟﻬﻮاء‪.‬‬ ‫ﱢ‬ ‫وﺗﻤﺜﻞ اﻷﻏﺸﻴﺔ اﻟﺪﻗﻴﻘﺔ ذات‬ ‫اﻟﺸﻜﻞ اﻷﺳﻄﻮاﻧﻲ –ﻣﺜﻞ‬ ‫ﺗﻠﻚ اﻟﺘﻲ ﺗﻈﻬﺮ ﻓﻲ اﻟﺼﻮرة–‬ ‫ﻣﺴﺘﻘﺒﻞ ﻋﻤﻠﻴﺎت اﻟﻔﺼﻞ‬ ‫َ‬ ‫اﻟﺼﻨﺎﻋﻲ اﻟﻤﺴﺘﺪام‪.‬‬ ‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪AMPM.KAUST.EDU.SA‬‬

‫ﻓﻲ ﻣﺮﻛﺰ اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺸﻤﺴﻴﺔ‬ ‫اﻟﺘﺎﺑﻊ ﻟﺠﺎﻣﻌﺔ اﻟﻤﻠﻚ ﻋﺒﺪ اﻟﻠﻪ‬ ‫ﻟﻠﻌﻠﻮم واﻟﺘﻘﻨﻴﺔ )ﻛﺎوﺳﺖ(‪،‬‬ ‫ﻳﺘﻌﺎون ﻋﻠﻤﺎء اﻟﻤﻮاد‪ ،‬وﻋﻠﻤﺎء‬ ‫اﻟﻜﻴﻤﻴﺎء‪ ،‬واﻟﻤﻬﻨﺪﺳﻮن ﻟﺰﻳﺎدة‬ ‫ﻛﻔﺎءة ﺗﻮﻟﻴﺪ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎء اﻟﻤﺸﺘﻘﺔ‬ ‫ﻣﻦ اﻟﻄﺎﻗﺔ اﻟﺸﻤﺴﻴﺔ‪،‬‬ ‫وﺗﺤﻮﻳﻠﻬﺎ‪ ،‬وزﻳﺎدة إﻧﺘﺎﺟﻬﺎ‪.‬‬ ‫ﻣﻴﺸﻴﻞ دي ﺑﺎﺳﺘﻴﺎﻧﻲ‬

‫ﺑﺎﺣﺚ ﻣﺎ ﺑﻌﺪ اﻟﺪﻛﺘﻮراة‬

‫ﺗﻌﺮﻓﻮا ﻋﻠﻰ اﻟﻤﺰﻳﺪ ﻋﺒﺮ ﻣﻮﻗﻌﻨﺎ‬ ‫‪KSC.KAUST.EDU.SA‬‬