סיקור מקיף

עוד צעד לקראת מכשירי קרני-T בעלי יכולות הדמיה מושלמות

בני רן

קישור ישיר לדף זה: https://www.hayadan.org.il/timaging180304.html

קבוצה של מדענים מארה"ב ובריטניה הדגימה חומר מלאכותי שיכול להפיק תגובה מגנטית לקרינה בתדרים של טרה-הרץ. הפיתוח של חומר זה מהווה צעד נוסף לקראת פיתוחם של מכשירי קרני-T החדשניים. לחידוש, עליו דווח במגזין סיינס מיום 5 למארס, עשויים להיות שימושים רבים בתחומי ההדמיה לצורכי ביולוגיה ואבטחה, טביעות אצבע ביו-מולקולוריות, חישה מרחוק וניווט בתנאים של ראות אפס.

התיאורטיקן ג'ון פנדרי מהקולג' המלכותי של לונדון, הנמנה על מחברי המסמך, תיאר את הכנת החומר כווירטואוזיות טכנולוגית, ואמר כי הוא מצפה ליישומים מדהימים. "זהו החומר הראשון שמגיב תגובה מגנטית לתדרי טרה-הרץ. הוכחנו שאנו יכולים לעשות זאת, ויש בכך מסר רב עוצמה לקהילת המחקר".

תדרי הטרה-הרץ נמצאים באזור נרחב שטרם נחקר בספקטרום האלקטרו-מגנטי, בין קרינת האינפרה-אדום לקרינת המיקרו-גל, המכונה קרינת אינפרה-אדום רחוקה. תדירות הטרה-הרץ היא 1 טריליון מחזורים לשנייה ואורך הגל שלה עומד על 0.1 מ"מ עד מ"מ אחד. מאחר והיא אינה מייננת ואין לה השפעות מזיקות על ה- DNA נחשבת הקרינה לבטוחה.

החוקרים מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס, אוניברסיטת קליפורניה בסאן דייגו והקולג' המלכותי של לונדון מפתחים במשותף חומרים מלאכותיים שמגיבים תגובה מגנטית לתדרי טרה-הרץ, אינפרה-אדום וקרני אור, מאחר וכמעט ולא קיימים חומרים טבעיים שמגיבים לתדרים אלה.

המרדף אחר החומרים המלאכותיים, או המטה-חומרים, נובע מהרצון לחקור מאפיין מוזר המכונה "מפתח שובר קרני אור שלילי" אשר קיים רק בחומרים אלה. האבחנה של מכשירים אופטיים רגילים מוגבלת על ידי אורך הגל של הקרינה המופעלת (למשל קרני אור או רנטגן), אך בסדרה של מחקרים המבוססים על עבודתו של הפיזיקאי הרוסי ויקטור וסלגו משנת 1968, צפה פרופ' פנדרי בשנת 2000 את קיומם של מכשירים אשר מסוגלים למקד מאפיינים שאורכם קצר מאורכן של קרני האור.

עדשות חדשניות אלה, הקרויות "עדשות מושלמות", פורצות את מחסום אורך הגל. האבחנה מוגבלת רק על ידי איכות החומרים מהם מיוצרות העדשות. העדשות המושלמות מבוססות על תופעה אותה שיער וסלגו, אשר חקר חומרים אלקטרומגנטיים חדשים שהתגובה הטבעית שלהם לשדות חשמליים ומגנטיים הפוכה. הוא כינה אותם חומרים "איטרים" משום שהתגובה שלהם הפוכה לכיוון זרם האנרגייה המיוחס לקרני האור.

בין המאפיינים המוזרים הרבים של החומרים האיטרים, מצא וסלגו שבעקבות שבירה של קרן אור על ידי חומר איטר היא פונה בכיוון הפוך מזה בו היא פונה בעקבות שבירה על ידי מים או זכוכית. תופעה זו זכתה לכינוי מפתח שובר קרני אור שלילי. החומרים האיטרים מגיבים בצורה הפוכה הן לשדות חשמליים ומגנטיים והן לקרני אור. אולם, בטבע לא מצא וסלגו חומרים כאלה, ומחקרי שטח לא בוצעו במשך שלושים שנה.

בשנת 1999 חבר פרופ' פנדרי לצוות של מדענים מחברת מרקוני לפיתוח קבוצה חדשה של מטה-חומרים. המבנה של החומרים תוכנן לקנה מידה שבין ממדי האטום לבין אורך הגל של הקרינה. מאפייני החומרים אינם מוגבלים על ידי הטבלה המחזורית והמדענים יכולים לתכנן את התגובות האלקטרומגנטיות כרצונם, כל עוד הן תואמות לחוקי האלקטרומגנטיות. הצוות הציע תכנון ראשון של מטה-חומר מגנטי, בו בהתאם לתהודה נקבעת התגובה המגנטית: חיובית או שלילית. התכנון נקרא "טבעת קטועה" והוא דומה לאות C.

בתחילה פעלה הטבעת הקטועה בתדרי מיקרוגל. כדי לקבל תגובה בתדרי טרה-הרץ העלו המדענים את התהודה וצמצמו את המרווח בין רכיבי החומר, מאחר והמבנה שלו חייב להיות קטן מאורך הגל של הקרינה. "על חלק מהשימושים של הטכנולוגיה עוד לא חלמנו אפילו" אמר פרופ' פנדרי. "היזכרו בקרני הלייזר הראשונות. מישהו חלם אז על השימושים שנעשים בהן כיום"?

ידען האלף השלישי
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~795550261~~~95&SiteName=hayadan

שיתוף ב print
שיתוף ב email
שיתוף ב whatsapp
שיתוף ב linkedin
שיתוף ב twitter
שיתוף ב facebook

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

לוגו אתר הידען
דילוג לתוכן