כיוונון אורך הגל, האופטי, אלסטי או אקוסטי, יכול להסוות או לשנות צבע של חומרים פיזיים
בוגר אוניברסיטת בן גוריון בנגב, ד”ר סטפן רודיק, גילה דרך חדשה לבצע מניפולציה בהתפשטות גל כדי לשנות את התכונות של חומרים פיזיים על פי דרישה.
רודיק, שנמצא בלימודי הפוסט-דוקטורט שלו ב-MIT, קיבל את תואר הדוקטור שלו בהנדסת מכונות אוניברסיטת בן-גוריון בנגב בשנת 2012, במעבדתו של הפרופ’ גל דה בוטון. הגילוי פורסם לאחרונה בכתב העת Physical Review Letters הפועל בשיטת ביקורת עמיתים.
גלים (אופטיים, אלסטיים או אקוסטיים) מתפשטים בדרכים שונות בחומרים שונים. הפיזור השונה יוצר אפקטים כגון צבעים שונים, שקיפות וספיגת קול או אפילו אפקטים ‘אקזוטיים’ יותר, כגון הסוואה אקוסטית ואופטית. מסורתית, ברגע שמבנים אלו נוצרו בטבע או יוצרו במעבדה, יש קושי לשנות את התכונות הללו.
ד”ר רודיק וצוות מעבדתו, מתמקדים במחקרם בדרכים לשינוי התפשטות הגלים ובכך להשפיע על תכונות החומר הנתון על פי דרישה.המחקר בוחן את הצורה הנוחה ביותר מבחינת היצרן להשפיע על תכונות של חומר נתון. שכן התקדמויות אחרונות בייצור “שכבה-אחר-שכבה” מאפשרות לייצר חומרים מורכבים בעלי רזולוציה תת-אורך גל של עובי השכבות. רזולוציה זו מאפשרת ליצור מבנים לשינוי התפשטותו של האור הנראה לעין.
“בכמה מובנים, מבנים מרובדים אלה הינם פשוטים מאד ובאחרים הם אינם פשוטים כלל. למשל, כאשר החומר דחוס, השלב הנוקשה יותר קורס (בשל מה שנקרא אי-יציבות אלסטית) ויוצר את הצורות המקומטות של שכבות נוקשות. בכך אנו יוצרים מבנה מסודר בקנה מידה קטן מאד. המיקרו-מבנים המורכבים הללו משמשים כמערכת שמפזרת ומתערבת בהתפשטות הגלים” ד”ר רודיק מסביר. אכן, מיקרו-מבנה נשלט זה עשיר יותר משמעותית מאשר שכבות ישרות פשוטות והחומרים הללו יוצרים אפקטים מעניינים. במיוחד, אנו יכולים לסנן באופן פעיל תדירויות בלתי רצויות של גלים אלסטיים, וניתן להשתמש בתופעה זו לעיצוב חומרים מבטלי-רעש.
האפקטים הללו זמינים מאד לכוונון, הפיכים ונשלטים – וכתוצאה מתכונות החומר ניתן לשנותם באופן יזום. לדוגמה, החוקרים יכולים לשנות את צבע החומר, או אולי אפילו להפכו לבלתי נראה מבחינה אופטית או אקוסטית.
בנוסף, המחקר הנוכחי מהווה צעד חשוב לקראת הבנת התפשטות הגלים בסביבה רכה, מה שעשוי לשפר פוטנציאלית את טכניקות האבחון הלא-פולשניות בשימושים ביו-רפואיים. הטבע מעצב לעתים חומרים שאינם יציבים לחלוטין, וצורות מקומטות וקורסות נפוצות מאד ברקמות ביולוגיות. זו הסיבה מדוע חשוב ביותר להבין את התכונות של החומרים הרכים הללו, שכל כך נוחים לשנות את צורתם.
2 תגובות
זה כמו שהרוח משפיע על האדמה…
אבי שלום
האם זה אומר שבעזרת גלים בעלי תכונות מתאימות נוכל לשנות/לעצב מבנה של חומר ?
“שינוי התפשטות הגלים ובכך להשפיע על תכונות החומר הנתון על פי דרישה…..”