"קיפודי אור" ננומטריים הסוללים דרך ליישומים חדשים בעיבוד מידע, בהעברתו ובאחסונו

 המערכת שפותחה בטכניון צפויה להוביל לגילוי מגוון תופעות אופטיות חדשות

 

מערך של סקירמיונים אופטיים. השדה החשמלי בכל תא במערך אינו אחיד בכיוונו אלא מצביע לכל כיוון אפשרי במרחב. איור: הטכניון
מערך של סקירמיונים אופטיים. השדה החשמלי בכל תא במערך אינו אחיד בכיוונו אלא מצביע לכל כיוון אפשרי במרחב. איור: הטכניון

חוקרים בטכניון הצליחו לייצר "קיפודי אור" זעירים הקרויים סקירמיונים אופטיים וטומנים בחובם פוטנציאל לפריצת דרך בעיבוד מידע, בהעברתו ובאחסונו. את המחקר, שהתפרסם בכתב העת היוקרתי Science, הובילו פרופ'-חבר גיא ברטל מהפקולטה להנדסת חשמל ע"ש ויטרבי ופרופ'-חבר נתנאל לינדנר מהפקולטה לפיזיקה בטכניון. במחקר השתתפו פרופ' ברגין ג'יונאי מהפקולטה לרפואה באוניברסיטה האלבנית בטיראנה והסטודנטים שי צסס, יבגני אוסטרובסקי וקובי כהן.

המונח "סקירמיון" (skyrmion) מבוסס על שמו של הפיזיקאי הבריטי ד"ר טוני סקירם (Skyrme), שהגה בשנת 1962 שיטה להגברת יציבות של מערכות פיזיקליות עתירות אנרגיה, וזאת באמצעות שדות זעירים בעלי תצורה מרחבית "קיפודית". במרוצת השנים מומש רעיון זה גם בחומרים מגנטיים ואחרים, וכיום נחשבים הסקירמיונים להבטחה גדולה – בין השאר בהגדלת נפח האחסון של זיכרונות מחשב.

כיום מאוחסן רוב המידע בעולם על כוננים קשיחים, שהקריאה מהם מבוצעת על ידי זרוע מכנית. ניהול מידע באמצעות סקירמיונים, לעומת זאת, מבוסס על הזזה לא מכנית של הסקירמיונים באמצעות זרמי חשמל חלשים. תכונה נוספת של הסקירמיונים היא ממדיהם הזעירים – הם קטנים פי 10,000 מקוטרה של שערה. מאפיינים אלה צפויים לייעל, להאיץ ולהוזיל באופן דרמטיים תהליכים של עיבוד מידע, העברתו ואחסונו.

חוקרי הטכניון הם הראשונים המרחיבים את הרעיון של ד"ר סקירם לתחום האופטיקה; הם הצליחו ליצור סקירמיונים באמצעות השדה החשמלי של גלים אלקטרומגנטיים המתקדמים בתוך חומרים ייעודיים. בניגוד לגלי אור "רגילים", שהשדה החשמלי שלהם מכוון בדרך כלל בכיוון ספציפי (עיקרון פיזיקלי שעליו מתבססים, לדוגמה, משקפי שמש מקטבים), חוקרי הטכניון הראו כי השדה החשמלי יכול לקבל את הצורה ה"סקירמיונית" ולפנות לכל העברים בעת ובעונה אחת כך שצורתו המרחבית מזכירה קוצים של קיפוד. יתר על כן, הם הראו שאותם "קיפודי אור" אינם מושפעים מפגמים בחומר שבו נוצרו.

להצלחה ביצירת סקירמיונים בגלים אלקטרומגנטיים עשויה להיות חשיבות מכרעת ביישומים פרקטיים. כיום חומרים בהם נוצרים סקירמיונים הם נדירים ביותר ודורשים קירור לטמפרטורות נמוכות מאוד, לרוב באמצעות חנקן או הליום נוזלי. התגלית החדשה עשויה ליצור בעתיד את התופעה הייחודית הזו במגוון מערכות וחומרים כגון נוזלים, מערכי ננו-חלקיקים וגזים של אטומים קרים. המחקר עשוי להוביל גם ליישומים חדשים של סקירמיונים בעיבוד מידע, בהעברתו ובאחסונו בדרכים אופטיות ולא מגנטיות.

המחקר נערך בשיתוף המרכז לננואלקטרוניקה ע"ש שרה ומשה זיסאפל ומכון ראסל ברי למחקר בננוטכנולוגיה ובתמיכת קרן ג'ייקובס, מרכז המצוינות I-CORE, קרן המדע הישראלית (ISF) והמועצה האירופית למחקר (ERC).

למאמר ב- Science: לחצו כאן

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

5 תגובות

  1. הכוננים בימינו הם SSD ובעלי ממשק PCI-E. הכוננים המכנים הם לקבצים שכמע לא ניגשים אליהם

  2. אם נוסיף זוכי פרס וולף – גם כאלה יש בטכניון.
    הנובל הבא סומן – מוטי שגב זוכה וולף 2014, אבל התקוטטנו עם הנורווגים כך שאולי לא קיים סיכוי.

  3. נתנאל לינדנר פרופסור צעיר שבצעירים או לפחות נראה כך – כמעט ילד. זוכה פרס קריל מקרן וולף.
    הטכניון לוקח את הטובים ביותר לפחות בפיזיקה. יכול המוסד להרשות לעצמו – תרומות כבדות ורבות. 5 מרכזים שחוקרים קוונטום. 3 זוכי נובל: הרשקו וטשחנובר, גרוס. מרכז מחקר אחד בניו-יורק ואולי (לא זוכר) משהו באסיה.
    בתחרות בניו-יורק גבר על אוניברסיטאות עילית בארה"ב.
    מי שמסתכל בפרסומים של נתנאל: מורכבים ביותר בנושא פיזיקה של חומר מעובה, תיאוריה משובחת. אולי צעיר, אך מוקף כבר בפוסט דוקטורנטים ודוקטורנטים.
    גם הוא חבר לדעתי ב I-CORE מאג"ד המצויינות של כל האוניברסיטאות בנושא אופטיקה. ראש הקבוצה I-CORE לדעתי מוטי שגב, וחברה בה יונינה אלדר, חברת האקדמיה הישראלית למדעים.

    בדה-מרקר יצא השבוע מאמר חשוב מאד על מחשוב קוונטי והצורך הדחוף לנוע לשם. קינאת סופרים תרבה חוכמה. גם כאן היו כתבות בנושא.

  4. כל הכבוד !! ..המדענים . הם הלוחמים האמיתיים שאף אחד לא מעריך .. כולם רק חושבים על צבא ועל משטרה ועל טרור ….

    תאמינו לי אתם שווים יותר מכולם . וכל הכבוד ואני מעריך את זה מאוד.. אם היה לי סכומי עתק הייתי מממן אתכם אבל אין לי לצערי

    יום טוב .

כתיבת תגובה

האימייל לא יוצג באתר.

דילוג לתוכן