ידענים: ננו טכנולוגיה

מאת 5 בדצמבר 2013 6 תגובות

במעבדתו שבמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, מתכנן פרופ' לאונהרדט לחקור תופעות אשר נעות בטווח שבין קנה-המידה הננומטרי לבין אלה המתרחשות בחורים שחורים.

פרופ' אולף לאונהרדט. קרני אור

פרופ' אולף לאונהרדט. קרני אור

לדברי פרופ' אולף לאונהרדט, המחקר שלו עוסק בנושאים היסטוריים ומוכרים: הקשר שבין אופטיקה לבין חלל מעוקם. אנחנו יכולים לתפוס את הקשר הזה באופן אינסטינקטיבי, לדוגמה, כאשר אנחנו מתבוננים בדג בתוך אקווריום מעוגל, ומבחינים בכך שמיקומו משתנה כאשר מסתכלים בו מזוויות שונות. החוקים הפיסיקליים המתארים את התעקמות האור כאשר הוא עובר דרך זכוכית או מים הוגדרו על-ידי מדענים כבר בתחילת המאה ה-17.

למרות כל זאת, בשנת 2006 הפתיע פרופ' לאונהרדט את עולם המדע, כאשר פירסם, במקביל לקבוצה נוספת, מאמרים המתארים כיצד ניתן ליישם את עקרונות עיקום קרני האור כדי להפוך עצמים לבלתי-נראים. תוך שילוב של ממצאי מחקרים עדכניים בפיסיקה ורעיונות שנשאבו מתכנונם של חומרים אופטיים חדשים, הוא הסביר כיצד אפשר לכוון את האור כך שינוע באופן מעגלי, כשהוא משאיר "חור" בלתי-נראה במרכזו. "כך אפשר ליצור מצב שבו העצם נראה כמתכווץ לנקודה – ובפועל הוא הופך לבלתי-נראה", הוא אומר.

מאז פרסום המאמרים מנסות מספר קבוצות מחקר ברחבי העולם להתמודד עם האתגר שבפיתוח אמצעים להיעלמות מהעין. האפשרות להיות בלתי-נראים לחלוטין – לכל סוגי אורך הגל, ובשלושה ממדים – היא עדיין לא מעשית, אך חלק מאותן קבוצות מחקר כבר הצליחו ליצור אי-ניראות חלקית – לדוגמה, לגלים האלקטרומגנטיים המשמשים בטלפונים סלולריים.

במעבדתו שבמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע, מתכנן פרופ' לאונהרדט לחקור תופעות אשר נעות בטווח שבין קנה-המידה הננומטרי לבין אלה המתרחשות בחורים שחורים. לדוגמה, הדמיה מושלמת – ההיפך של היעלמות מהעין – יכולה גם היא להיות מבוססת על התעקמות קרני אור. לפני מספר שנים הראה פרופ' לאונהרדט, כי אפשר לפזר את קרני האור ולאחר מכן למקד אותן בחדות, וכך להתגבר על מה שנחשב למגבלה היסודית של מיקרוסקופיית האור – חוסר האפשרות לראות דברים קטנים יותר מאורך הגל של האור הנראה. עד כה הצליח להוכיח את הממצא בקרני מיקרוגל, שאורך הגל שלהן גדול יותר, ומטרתו היא להראות, כי הדבר אפשרי גם בתחומים של האור הנראה. יישומים אפשריים לכך יכולים לכלול שיטות לחריטת הדפסים זעירים ומפורטים על שבבים אלקטרוניים.

התהליכים המתרחשים בחורים שחורים הם נושא נוסף שמרתק את פרופ' לאונהרדט. מאחר שחורים שחורים, מטבעם, אינם נראים בטלסקופים שלנו, ואי-אפשר לחקור אותם מקרוב, הוא מפתח שיטות שיאפשרו ליצור סימולציות של חורים שחורים במעבדה באמצעות אור. הוא גילה, כי דחפים קצרים מאוד ומרוכזים מאוד של אור לייזר בסיב אופטי יכולים לחקות את המתרחש בחור שחור. בין היתר מתכונן פרופ' לאונהרדט להשתמש במערכות כאלה כדי לנסות לענות על שאלות בנוגע לקרינה שסבורים כי היא נפלטת מחורים שחורים.

תחום אחר שהוא מתכנן לחקור נוגע לתופעות קוונטיות שהתגלו בסוף שנות ה-40 של המאה ה-20: שתי לוחיות מתכתיות הממוקמות במרחק של מספר מיקרומטרים, בוואקום, יימשכו זו אל זו, למרות שלא פועל עליהן כל כוח נראה. פרופ' לאונהרדט מציין, כי אפשר להבחין בדוגמאות של תופעה זו בחיי היומיום: זו הסיבה לכך שכרטיסי חנייה נשארים "דבוקים" לשמשת הרכב. עם זאת, החוקים הפיסיקליים העומדים בבסיס התופעה אינם מובנים. פרופ' לאונהרדט מתכנן לא רק לחקור מה גורם למשיכה הזאת, אלא גם כיצד אפשר להשפיע עליה ואף להפוך את כיוון פעולתה. ממצאים בתחום זה עשויים להיות חיוניים לפיתוח ננו-מכונות: בממדים קטנים כאלה, אפקט המשיכה הוא גורם מכריע, אשר משפיע במידה ניכרת על תנועתן של המכונות.

פרופ' אולף לאונהרדט הגיע למכון ויצמן למדע מאוניברסיטת סיינט אנדרוז בסקוטלנד. הוא נולד במזרח גרמניה, וקיבל תואר שלישי בפיסיקה תיאורטית מאוניברסיטת הומבולדט, ברלין, בשנת 1993. הקריירה המדעית שלו הובילה אותו לאורגון, לשוודיה, לגרמניה, לסינגפור, לאוסטרליה ולסין. הוא בחר לבסוף במכון ויצמן למדע, משום שנמשך לאווירה הפתוחה והתומכת שהכיר מביקורים קודמים. "אני מרגיש מאוד רצוי כאן, ואני מצפה להקים קבוצת מחקר משלי, וגם לעבוד עם קבוצות מחקר חזקות בתחום האופטיקה, שפועלות במכון", הוא אומר.

6 תגובות ל “בלתי-נראה”

  1. חיים

    יוסי
    מה שכתבת זה בג'יברשית צרופה. עכשיו אני הולך לקנות את כתבי שייקספיר בג'יבריש.

  2. יוני

    יפה לי- אני מצליח לקרוא סינית מבלי להבין מילה

  3. יוסי

    גם אפקט אהרונוב בוהם קשור טיפה (קזימיר יותר קולע). בריק בין הלוחות יש שדה פוטנציאל למרות שדה חשמלי אפס. השדה עובד כמו שמיכה וכשבת הזוג מזיזה את השמיכה אתה יודע על זה. יפה הקליעה לאפקט קזימיר ולאפקט קוונטי ולא קלאסי, קלעת לדעתי פעמיים. אבל מעניין איך זה הופך לאפקט מאקרוסקופי. יש פה כנראה שילוב של תיאורית נוזל פרמי של חלקיקים קוונטיים עם אפקט קזימיר ברמה של 2 חלקיקים. זה הקליעה השלישית. אולי אפקט אהרונוב-בוהם הוא ההסבר לאפקט ברמה הקוונטית.

  4. אריה סתר

    מכון וייצמן טוען שאין הסבר לתוצא קזימיר ("החוקים הפיסיקליים העומדים בבסיס התופעה אינם מובנים. פרופ' לאונהרדט מתכנן לא רק לחקור מה גורם למשיכה הזאת,") מוזר מאוד. אפילו באתר מכון דוידסון של מכון וייצמן יש הסבר לתופעה ולמה שגורם לה.

  5. אריה סתר

    "תחום אחר שהוא מתכנן לחקור נוגע לתופעות קוונטיות שהתגלו בסוף שנות ה-40 של המאה ה-20: שתי לוחיות מתכתיות הממוקמות במרחק של מספר מיקרומטרים, בוואקום, יימשכו זו אל זו, למרות שלא פועל עליהן כל כוח נראה." חשוב לדעתי לציין שהדבר הזה נקרא אפקט קזימיר.

הוספת תגובה

  • (will not be published)