البحث
يقع عملي عند تقاطع نظرية المادّة المكثّفة وتصميم المواد. باستخدام مناهج المبادئ الأولى (نظرية الكثافة الوظيفية)، تتنبّأ مجموعتي بالخصائص الإلكترونية والمغناطيسية وخصائص الامتزاز للمواد منخفضة الأبعاد — وتسأل كيف يمكن هندستها لتُصبح أجهزةً حقيقية.
المحاور
- شِباك الجرافين النانوية والمواد المسامية ثنائية الأبعاد — تحويل الجرافين إلى شبه موصِّلٍ مستقرٍّ وقابلٍ للتطعيم عبر تنميط مسامٍّ بمقياسٍ نانويّ، والتحكّم في بنيته الإلكترونية والمغناطيسية.
- المواد منخفضة الأبعاد وثنائية الأبعاد — الأنابيب النانوية الكربونية، ونيتريد البورون السداسي (h‑BN)، وثنائيات كالكوجينيدات الفلزّات الانتقالية (MoS₂)، وMXenes، وهجائنها.
- مواد الطاقة — التحفيز الضوئي لتفكيك الماء، والأقطاب الشفّافة للخلايا الشمسية، ومتراكبات خلايا الوقود، وتخزين الهيدروجين.
- مواد للطبّ — نقاط الجرافين الكمّية والمتراكبات النانوية كمنصّاتٍ لإيصال الدواء، مدروسةً عبر تفاعلات الدواء مع المادة بنظرية الكثافة الوظيفية.
- البنية الإلكترونية والنقل — النقل المترابط في وصلات الأنابيب النانوية الفلزّية؛ وتطعيم الجرافين من الركائز والعيوب.
المناهج
حسابات المبادئ الأولى / نظرية الكثافة الوظيفية، ونظرية البنية الإلكترونية، ونمذجة النقل الكمّي.
الحوسبة
يجري كثيرٌ من هذا العمل على حواسيب فائقةٍ وطنية. شملت مخصّصاتي كباحثٍ رئيسيّ حواسيب KAUST Shaheen (السعودية)، وIBM Blue Gene في مركز واطسون (الولايات المتحدة)، وعنقود مكتبة الإسكندرية (مصر) — عشرات الملايين من ساعات المعالجة من محاكاة المبادئ الأولى على الجرافين والهياكل المتغايرة ثنائية الأبعاد ومحفّزات خلايا الوقود ومواد تخزين الهيدروجين.
التعاونات
مختبر لايمان للفيزياء بجامعة هارفارد · كلية الهندسة بجامعة ولاية كارولينا الشمالية · جامعة الإمام عبد الرحمن بن فيصل · الجامعة البريطانية في مصر · جامعة الفيوم.
الطلاب
يسعدني دائمًا تواصل الطلاب المهتمّين — انظر صفحة تواصل.