מעריצי סדרת הסרטים “מסע בין כוכבים” בוודאי זוכרים את האמצעי שנקרא “tractor beams”, אלומות לייזר שאפשרו לחללית אנטרפרייז ללכוד ולהזיז עצמים ממקום למקום. חוקרים מאוניברסיטת תל-אביב הופכים את המדע הבדיוני הזה למדע ממשי – ברמה הננומטרית
כלי חדש שפותח באוניברסיטת תל-אביב – מלקטת אופטית הולוגרפית (Holographic Optical Tweezers) – משתמש בטכנולוגיה הולוגרפית בכדי לטפל בעד 300 ננו-חלקיקים בו בעת, חלקיקים כדוגמת חרוזי זכוכית או פולימר, שהינם קטנים ועדינים מדי לציוד מעבדתי רגיל. הטכנולוגיה, הידועה גם בשם “מלקטת אופטית”, תוכל להוות את הבסיס להתקני תקשורת ומחשבים קוונטיים עתידיים שיהיו מהירים ביותר ויופעלו ע”י אור, אומרת ד”ר יעל רויכמן מביה”ס לכימיה של אוניברסיטת תל-אביב.
היא משתמשת במלקטות אלו בכדי לעצב ננו-מבנים השולטים באלומות קרינה, מבנים המסייעים בפיתוח של מיקרוסקופים אופטיים ומחשבים מופעלי-אור.
מלקטות אופטיות הולוגרפיות (HOTs) מהוות משפחה חדשה של כלים אופטיים המנצלים אלומת אור ממוקדת ביותר בכדי ללכוד, לתפעל ולהזיז כמויות קטנות של חומר. מאז הופעתו לראשונה של הרעיון כתיאוריה מדעית בשנת 1986 והצגתו של אב-הטיפוס הראשון ע”י צוות מחקר מאוניברסיטת שיקגו בשנת 1997, מלקטות אופטיות הולוגרפיות נחשבות ככלי הכרחי למחקר מתקדם בתחומים של פיסיקה, כימיה וביולוגיה.
ד”ר רויכמן וצוות המחקר שלה מהווים חלוצים בשימוש במלקטות אופטיות להכנת הדור הבא של התקנים פוטוניים. להתקנים אלו, המורכבים ממבנים מדויקים של חלקיקי חומרים כגון תחמוצת צורן ותחמוצת טיטאניום, יש את היכולת להפריד אור ובכך להפחית את אובדן האנרגיה במהלך העברתו.
“האמצאה שלנו תוכל להגביר את מהירות השידור ולחסוך באנרגיה, גורמים שהינם חשובים, לדוגמא, עבור סוללות למחשבים המאריכות-חיים יותר,” אומרת ד”ר רויכמן.
פוטונים משמשים כבר היום בסיבים אופטיים המביאים עד ביתנו את המותרות של טלוויזיה בכבלים. אולם, טוענת החוקרת רויכמן, ניתן לקדם את הטכנולוגיה הזו הרבה יותר. במעבדתה אשר באוניברסיטת תל-אביב היא מקדמת את המחקר הקודם של גבישים פוטוניים, השולטים ומנצלים אור באמצעות מגוון חלקיקים, ליצירת מבנים תלת-מימדיים לא-אחידים. היכולת להפריד אור בדרך חדשנית זו, תוך שימור האנרגיה שלו, הינה מרכיב עיקרי בהשגת יעד זה.
אין היום אף חומר המסוגל לעמוד בפני קרינת אור – האנרגיה שלו או שנספגת, או שמוסטת, או שעוברת דרך החומר. אולם, ד”ר רויכמן המציאה שיטה חדשנית ליצירת התקנים פוטוניים המורכבים משכבות תוך שימוש בגבישים מיוחדים. גבישים פוטוניים אלו מאורגנים בצורה כזו שנוצר מסדרון שדרכו האור מסוגל לעבור. באם גבישים אלו לא מסודרים כהלכה, האור נלכד בתוככי המסדרון, החוקרת מסבירה. בגישה החדשנית, ניתן להוסיף חומרים שונים בכדי לספוג ולהפחית או להגביר את אנרגיית האור, בהתאם לנדרש. החוקרת מלאת תקווה שהיכולת לבנות התקנים שכאלו תביא למהפכה בתחומים של תקשורת, מכשירים טלסקופיים ואפילו טכנולוגיות רפואיות, ותהפוך אותם ליעילים ועוצמתיים יותר.
אחד מהמיזמים של ד”ר רויכמן הינו המעקב אחר יעילות פעילותם של חומרי אנטיביוטיקה. השיפורים שהיא הצליחה להכניס למיקרוסקופיה אופטית יאפשרו, לראשונה אי-פעם, לחוקרים להביט לתוככי התהליכים הפנימיים בחיידקים ולבחון כיצד סוגים שונים של אנטיביוטיקה תוקפים אותם. יתרה מכך, באמצעות המלקטות האופטיות שלה ניתן יהיה לבחון את החיידקים ו”לגעת” בהם מבלי להרוג אותם.
6 תגובות
שלום עדי.
אני מקבל בהכנעה את התיקונים הנכונים שהצעת.
“מודה ועוזב – ירוחם.”
תודה.
מספר מקומות קריטיים להבנה של המאמר לא תורגמו נכון. אני אישית לא הבנתי את המהות האמיתית של המאמר (בניית מבנים (ע”י שימוש במלקחיים אופטיות) תלת מימדיים “בהזמנה”, המבודדים את האור ומאפשרים שליטה נקודתית טובה על מעבר האור בתוכם) עד שלא קראתי את המקור.
להלן השגיאות:
1. ברחבי המאמר מופיע הביטוי “להפריד אור”. במקור – insulate, כלומר לבודד.
2. מהמשפט הבא מתקבל הרושם שהגבישים שולטים באור “באמצעות מגוון חלקיקים”?
“היא מקדמת את המחקר הקודם של גבישים פוטוניים, השולטים ומנצלים אור באמצעות מגוון חלקיקים, ליצירת מבנים תלת-מימדיים לא-אחידים.”
במקור:
she is advancing the previous study of photonic crystals, which control and harness light, by manipulating a variety of particles to create 3D heterogeneous structures
כלומר, היא מקדמת את המחקר בכך שהיא בונה מבנים תלת מימדיים ע”י מניפולציה של חלקיקים מסוגים שונים.
3. “באם גבישים אלו לא מסודרים כהלכה, האור נלכד בתוככי המסדרון”
במקור:
If they’re arranged correctly, she says, the light is trapped along the path.
כלומר, אם הם כן מסודרים נכון, האור נלכד לאורכו של המסדרון – מבודד מהסביבה ונמנע איבוד אנרגיה בשידור.
חן טי קרא הסבר בעברית (גם לי זה חדש)
http://he.wikipedia.org/wiki/%D7%9E%D7%9C%D7%A7%D7%97%D7%99%D7%99%D7%9D_%D7%90%D7%95%D7%A4%D7%98%D7%99%D7%99%D7%9D
חן טי:
אולי זה ייתן לך מענה:
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_tweezers
לא הוסבר כיצד ניתן להזיז משהו ע”י קרן אור
מרשים מאוד