في عام 1979م بدأ الدكتور أحمد زويل ومجموعته البحثية في معهد (كاليفورنيا للتقنية) محاولة استخدام نبضات من أشعة الليزر مع شعاع جزيئي في وسط مفرغ من الهواء لدراسة الكيمياء فائقة السرعة للمرحلة الانتقالية، إلا أن تقنية الليزر المتاحة في ذلك الوقت لم تمكنهم من ملاحقة الجزيئات المتفاعلة. وفي أوائل الثمانينيات أمكن لمجموعة بحثية في معامل (بل) في نيوجرسي الحصول على نبضات الليزر متناهية القصر، والتي يمكن أن تعمل في نطاق «الفيمتو ثانية». وقد أعطى ذلك للدكتور زويل سلاحه المرتقب لتنفيذ فكرته الفريدة والممتازة، لكي يباغت الجزيئات
أثناء وجودها في الفترة الانتقالية، ويعرف آليات تفاعلها، وليصبح أحمد زويل رائداً لما يسمى بـ(كيمياء الفيمتو). وفي عام 1990م نشرت مجلة العلم الأمريكية مقالة له بعنوان (ميلاد الجزيئات) والذي عرض فيها اكتشافه الجديد. لقد كانت أبحاث الباحثين الذين سبقوا العالم أحمد زويل تركز على دراسة حركات الجزيئات فور التحاقها ببعضها، أما أبحاثه فتقوم على دراسة حركة الجزيئات منذ ولادتها وقبل التحاقها ببعضها. ولا تستغرق هذه العملية سوى جزء من الثانية. حيث بدت عبقريته في إيجاد وسيلة جديدة تساعد على اختراق هذا الزمن، والتدخل لمعرفة تفاصيل حركة الجزيئات، وما يحدث لها في أقل من جزء من الثانية. وباستخدام أشعة الليزر وكاميرا متطورة ودقيقة جداً تمكن معها من تصوير ما يجري من تفاعل كيميائي بين الجزيئات في زمن قياسي جداً هو (الفيمتو ثانية). fs = (femtoseconds) وتساوي الفيمتوثانية = 1-15 من الثانية الواحدة أي واحد على مليون من البليون من الثانية. ونسبة هذه المدة من الثانية تعادل من الناحية الجيولوجية حوالي وتكمن أهمية هذا الإنجاز العلمي في استخدام أشعة الليزر كميكروسكوب قوي جداً وقادر على توضيح تفاصيل الصورة بحيث يمكن التدخل في أحرج الأوقات والتعامل مع أصغر الجزيئات بسرعة رهيبة، لتغيير مركباتها الكيميائية. وقد تمكن العالم أحمد زويل ومجموعته البحثية من تصوير الجزيء كصورة مجسمة بأبعادها الثلاثة، وليس ببعد واحد فقط. أهمية كيمياء الفيمتو يصعب أن نتحدث هنا عن مستقبل وأهمية (كيمياء الفيمتو) بالتفصيل، ولكن العالم أحمد زويل يقول: إن ما توصلت إليه هو تصوير حركة الجزيء، وهذا يفتح مجالات كثيرة في الكيمياء والطب والصناعة والزراعة، وهو اكتشاف يمكن أن نعالج به بعض الأمراض الخطيرة مثل السرطان والشلل والسكري، لأننا نستطيع أن نصور الخلايا الموجودة في جسم الإنسان، ونعرف إمكانية إصابة الجسم بمرض معين عن طريق التعرف على أخطاء الخلية. كما يمكن تصوير عملية الهدم والبناء في الخلية، وباستخدام زمن الفيمتو وأشعة الليزر يمكن إجراء بعض العمليات الجراحية وبعض التطبيقات في علوم الفضاء والاتصالات والإلكترونيات

فيمتو ثانية

الفيمتو ثانية (بالإنكليزية: Femtosecond) هو جزء من مليون مليار جزء من الثانية أي (عشرة مرفوعة للقوة -15) والنسبة بين الثانية والفيمتو ثانية هي النسبة بين الثانية و32 مليون سنة.

واول استخدام عملى لهذه الوحدة كان ابتكار نظام تصوير من قبل العالم المصري الأمريكي أحمد زويل يرصد حركة الجزيئات عند نشوئها وعند التحام بعضها ببعض والوحدة الزمنية التي تلتقط فيها هذه الصورة هي الفيمتو ثانية, وذلك حينما أراد أن يصور بالضبط ما يحصل خلال التفاعلات الكيميائية وقد كان هذا الشئ مستحيلا قبلا لأن هذه التفاعلات تحدث بسرعة كبيرة جداً وعند تسليط الضوء على هذه التفاعلات يسبب الضوء تشتت الإلكترونات فلا يمكن حينها تصوير تفكك الروابط بين المركبات أو إعادة ترابطها معا ولكن د أحمد زويل تمكن من تسليط أشعة الليزر على التفاعلات وتصويرها بكاميرات دقيقة تمكنت من التقاط ما يحدث في جزء من مليون مليار جزء من الثانية.

الكاميرا المبتكرة بنيت على تقنية ليزر جديدة تعتمد على إرسال ومضات ضوئية سريعة جداً مقدارها بضع عشرات من الفيمتو ثانية بمعنى ان ومضة الليزر تطلق في زمن قدره بضع عشرات من الفيمتو ثانية. وقبل إطلاق الومضات تدخل مكونات التفاعل إلى مطياف جهاز الفيمتو ثانية على شكل حزم من المواد في غرفة تفريغ.

يقوم جهاز الليزر المتطور بإرسال نبضتين الأولى قوية تصدم الجزيئات وتثيرها إلى حالة من الطاقة العالية فتتأرجح كل الجزيئات في آن واحد تحت تأثير الترابط الجزيئي بينها وكأنها صفوف في كتيبة عسكرية والنبضة الثانية هي نبضة جس ضعيفة (probe pulse) يتم اختيار لها طول موجي مناسب لاكتشاف الجزيء أو صورة معدّلة منه.

النبضة الأولى هي إشارة بدأ التفاعل، بينما النبضة الثانية تفحص كل ما يجري في التفاعل من حركة بطريقة مطيافية رؤية الجسم المتحرك بنفس سرعة دوران الجهاز نفسه وكأن الجسم المتحرك ساكن".

والفاصل الزمني بين النبضتين يكون فيه ملاحظة مدى سرعة التحول والأوضاع الجديدة التي بأخذها الجزيء عند إثارته واجتيازه للمرحة الانتقالية.

والصور التي تظهر للجزيء أثناء إثارته تترك لها أطياف – وكأنها بصمات أصابع – يكن رؤيتها على الشاشة وبتتابع النبضات والصور نحصل على صور متتابعة تشبه الفيلم يعرض حركات الجزيئات ببطئ شديد وهى أشبه إلى حد كبير إعادة هدف في كرة القدم ببطءآلية الكاميرا

هذا الإختراع المذهل فتح الباب على مصراعيه من أجل التقدم والبحث ولعل أفضل العلوم التي ظهرت حديثا عقب اختراع أحمد زويل هو علم الفيمتو كيمياء femtochemistry.

وببساطة فإن علم الفيمتو كيمياء حول تخيلات العلماء للتفاعلات الكيميائية إلى مشاهدة على أرض الواقع عن طريق تلك الكاميرا التي تصور التفاعلات الكيميائية بدقة كانت تعتبر قديماً من باب المستحيلات.