חוקרי הטכניון פיתחו ננו-אופטיקה המאפשרת לייצר רכיבים חדשים
17 מאי, 2011
צוות חוקרים בראשות פרופ' חסמן פיתח אנטנות זעירות המאפשרות לעוות את מסלול הקרינה של אור ולהשתמש בו לשליטה באבזרים ננומטריים. מדובר בשלב נוסף בהתפתחות מדע ה"ספינאופטיקה" שהוגדר על-ידי החוקרים ב-2008
צוות חוקרים בראשות פרופ' חסמן פיתח אנטנות זעירות המאפשרות לעוות את מסלול הקרינה של אור ולהשתמש בו לשליטה באבזרים ננומטריים
חוקרים מהפקולטה להנדסת מכונות וממכון ראסל ברי למחקר בננו-טכנולוגיה בטכניון יצרו אופטיקה חדשה על ידי עיוות גיאומטרי של חוט המורכב מננו-אנטנות מצומדות. על כך מדווח כתב העת המדעי Nano Letters.
החוקרים פיתחו אופטיקה חדשה המבוססת על עיוות גיאומטרי של המרחב. הם תכננו ננו-אנטנה אופטית ויצרו מערך של אנטנות כאלה עם קשר ביניהן. כל אנטנה, בגודל של כ-10 ננו-מטר, נוצרה בעזרת מיקוד יונים.
"נסעתי במכוניתי, הסתכלתי על האנטנות בכלי רכב סביבי ועלתה במוחי השאלה – מה יקרה כאשר נעוות את האנטנה?", הסביר פרופסור ארז חסמן מהפקולטה להנדסת מכונות. "צימדנו את הננו-אנטנות ויצרנו חוט ישר של אנטנות המתנהגות כמו אנטנה אחת. כופפנו את החוט ועיוותנו את המרחב כך שהחוט נראה כמו נחש מתפתל. מדדנו את האור היוצא מהחוט המתפתל והתברר לנו שבעזרת פיתול החוט ניתן לעצב את האור באופן גמיש. הדגמנו במעבדה סיבוב אור כמו סביבון שיכול לשמש כננו-מנוע, והסטת האור בזוויות ואורכי גל שונים לצורך מיתוג האור".
תיקון אופטי של ה-DNA
במאמר שפירסם בעיתון Nature Nanotechnology, מסביר פרופ' חסמן שהתגלית יכולה לסייע בהפעלת מנועים זעירים המופעלים באמצעות אור בלבד. הם אפילו יוכלו לסובב מולקולת DNA כדי לבצע בה תיקונים. הפיתוח נעשה במעבדה לננו-אופטיקה בטכניון בהשתתפות ד"ר ולדימיר קליינר ותלמידי המחקר ניר שטרית, איתי ברטנר ויורי גורודצקי.
מדובר בשלב נוסף בסדרת מחקרים המבוצעים על-ידי צוותו של פרופ' חסמן, אשר יצר תחום חדש לגמרי בשם "ספינאופטיקה". בשנת 2008 הם פרסמו מאמר בכתב העת המדעי Nature Photonics, אשר חושף את הקשר בין הספין ("סחרור") של הפוטון לבין מסלולה של קרן הלייזר. הספין ("סחרור") הוא תכונה של כל חלקיק תת אטומי, המתארת את כיוון הסיבוב העצמי של החלקיק. למעשה, הם גילו כי לא תמיד נעה קרן הלייזר במסלול ישר וצפוי מראש.
אפקט מגנוס בפוטונים
ספין (סחרור) הינו תנע זוויתי פנימי שאותר בחלקיקים תת-אטומיים דוגמת האלקטרון, ומוגדר בשני מצבים שונים: "מעלה" ו-"מטה". הוא מזכיר את תנועת הסיבוב העצמית של כדורגל הנבעט אל השער. תנועה זו מתרחשת במקביל לתנועתו הישרה של הכדור, והשילוב של שתי התנועות אחראי ל"אפקט מגנוס" (Magnus effect), שהתגלה על-ידי הפיסיקאי הגרמני היינריך מגנוס ב-1853.
שחקני כדורגל רבים מנצלים את אפקט מגנוס: הם בועטים לשער כדור סיבובי כדי להטעות את השוער: הוא ממתין לכדור במקום הפגיעה המשוערת, אולם הכדור משנה את מסלולו באוויר ומגיע לשער בנקודה אחרת. חוקרי הטכניון גילו שאפקט מגנוס מתקיים גם בפוטונים, ומסלולה של קרן האור בתוך תווך תלוי גם בתכונת הסחרור של הפוטון" מסלולו של פוטון בעל ספין "מעלה" היה שונה ממסלולו של פוטון בספין "מטה".
חוקרי הטכניון הם הראשונים שהצליחו לצפות באפקט מגנוס באור. פרופ' מגנוס אמר אז: "אנו מקווים שנצליח לשלוט באור בקנה מידה ננומטרי, בדרכים שלא היו אפשריות עד כה". הפרסום האחרון מלמד שהם מתקדמים בדיוק בכיוון הזה.
כתבות נוספות העשויות לעניין אותך
