ד”ר רבקה בקנשטיין, שהשלימה את עבודת הדוקטורט שלה בטכניון בינואר 2017, זכתה בפרס דֶבְּרה ג’ין (Deborah Jin) על עבודת דוקטורט יוצאת דופן בפיזיקה אטומית, מולקולרית או אופטית. היא הישראלית הראשונה שלמדה בישראל וזכתה בפרס היוקרתי הזה, שהוענק לה על ידי האגודה האמריקאית לפיזיקה (APS) בכנס DAMOP שהתקיים לאחרונה בפלורידה.
הפרס ניתן לזכרה של דברה ג’ין (2016-1968), פיזיקאית אמריקאית פורצת דרך, בוגרת אוניברסיטת פרינסטון וחברה במכון המחקר המאוחד לאסטרופיזיקה מעבדתית (JILA) באוניברסיטת קולורדו. הוא מוקיר חוקרים מצטיינים על עבודות דוקטורט יוצאות דופן באיכותן בפיזיקה אטומית, מולקולרית ואופטית.
ד”ר בקנשטיין השלימה את התואר השלישי, שעליו היא קיבלה את הפרס, בהנחייתו של חתן פרס ישראל לשנת 2014 פרופ’-מחקר מוטי שגב מהפקולטה לפיזיקה בטכניון. בעבודת הדוקטורט שלה היא חקרה מודלים של כבידה באמצעות מערכות ניסוי אופטיות, הן בכדי לשפר ולהעמיק את ההבנה של אותם מודלים והן לטובת יישומים פוטוניים. כותרת עבודתה בדוקטורט: “סימולציות כבידה באמצעות מערכות ניסוי אופטיות לינאריות ולא לינאריות”.
בשנת 2015 זכתה ד”ר בקנשטיין בפרס הסטודנט המצטיין בתחום התיאורטי מטעם האגודה הישראלית לפיזיקה ובשנת 2016 במלגת אדמס מטעם האקדמיה הלאומית הישראלית למדעים. כיום היא משתלמת לפוסט-דוקטורט בהרווארד בתחום האינפורמציה הקוונטית בהנחיית פרופ’ מיכאל לוקין. במסגרת זאת היא חוקרת את הקשר בין פיזיקה קוונטית לבין כבידה הן בתיאוריה והן בניסוי.
מגזין TheMarker פרסם השבוע את נבחרת הסטארט-אפים הישראליים החמים של 2018 – 20 חברות חדשניות הצפויות לעצב את העתיד. בוגרי הטכניון ממלאים תפקידים בכירים ב-50% מהחברות בנבחרת.
תום ליבנה, בוגר תוכנית ה-MBA הבינלאומית בטכניון, הוא מנכ”ל ומייסד Verbit AI, חברה שפיתחה שירותי תמלול אוטומטיים זולים ומהירים. הפלטפורמה של Verbit משלבת בין אלגוריתמים מקוריים, מנוע לזיהוי דיבור ואלפי מתמללים אנושיים המשפרים את ביצועי האלגוריתם.
אסף יגאל, בוגר הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי בטכניון, הוא ממייסדי Logz.io, שפיתחה טכנולוגיה המאפשרת לאסוף כמויות מידע גדולות, לבצע עליהן ניתוחים מורכבים ולהציג את הממצאים בדרך גרפית וידידותית.
אלרם גורן, בוגר הפקולטות לפיזיקה ולהנדסת חשמל בטכניון, הוא מנכ”ל ומייסד CommonSense Robotics. החברה מפתחת תוכנות ורובוטים זעירים לניהול מחסנים חכמים. טכנולוגיה זו מאפשרת לקמעונאים להציע משלוח מהיר ויעיל ללקוח ללא צורך בכוח אדם רב.
אילון רשף, בוגר הפקולטה למדעי המחשב בטכניון במסגרת תוכנית רוטשילד טכניון למצוינים, הוא אחד משני מייסדי Gong.io ומנהל הטכנולוגיות בחברה. גונג פיתחה טכנולוגיה לשיפור עבודתם של אנשי המכירות בארגונים. טכנולוגיה זו מנתחת באופן ממוחשב שיחות מכירה ומספקת לארגון מידע חיוני על שיחות אלה – האם המוצר הוצג באופן נכון, ממה חושש הלקוח וכו’.
אלי כהן, בוגר הפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש וולפסון, הוא מייסד-שותף וסמנכ”ל מוצר ב-Donde Search. החברה מפתחת טכנולוגיית חיפוש שתאפשר לחברות אופנה לזהות טרנדים, להבין את רצון הלקוחות ולספק להם פרסונליזציה והמלצות ממוקדות.
עידו פריאל, שהשלים תואר שני בהנדסת מערכות בטכניון, הוא מייסד-שותף ומנהל-מוצר ראשי בחברת Space Pharma. החברה פיתחה פלטפורמה לעריכת ניסויים בחלל. מדובר במעבדה זעירה המשוגרת לחלל ומאפשרת לנהל ניסויים מרחוק. עד כה שיגרה החברה לחלל שתי מעבדות כאלה.
ד”ר יניב אלטשולר, שהשלים את כל תאריו בפקולטה למדעי המחשב בטכניון, הוא מייסד-שותף ומנכ”ל Endor. הפלטפורמה שפיתחה החברה מאפשרת למקבלי החלטות לנבא התנהגות צרכנית על ידי מנוע ניבוי אוטומטי.
בהנהלת Jacada המופיעה ברשימה מככבים כמה בוגרי טכניון: חבר ההנהלה חיים שני, בוגר הפקולטה להנדסת תעשייה וניהול ע”ש דוידסון; מנהל המוצר יואל גולדנברג, בוגר הפקולטה להנדסת תעשייה וניהול; וסגן הנשיא למכירות ז’ק טניו, שהשלים תואר שני בפקולטה למתמטיקה.
יוסי ברט ז”ל, בוגר הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי, הוא מייסד Silentium. החברה, המנוהלת כיום על ידי יואל נאור, פיתחה טכנולוגיה חדשנית לשיכוך רעשים במשרדים, בחדרי שינה ועוד. כיום היא פועלת בעיקר בהקשר של שיכוך רעשים בכלי רכב.
בוגר הטכניון רמי פייג ז”ל הוא מייסד Hailo, המפתחת שבבים ייעודיים ליישומי בינה מלאכותית וביג-דאטה. המעבד שמפתחת החברה יריץ יישומי בינה מלאכותית במכוניות מקושרות, ברחפנים, בבתים חכמים ועוד. מנהל הטכנולוגיות הראשי בחברה ומייסד שותף הוא בוגר הטכניון אבי באום ויו”ר החברה הוא בוגר הטכניון והיזם הסדרתי זהר זיסאפל. פייג, באום וזיסאפל הם בוגרי הפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי.
בקרוב יודפס במכון שתל עבור אדם שעצם הלסת שלו נפגעה. לאחרונה התקיים בטכניון כנס TIME 2018 – העידן הבא בהדפסת תלת-ממד – בהשתתפות כ-250 מומחים מהארץ ומחו”ל
מנהל מכון המתכות בטכניון חיים רוזנזון. קרדיט צילום: עדי הפקות יקנעם
שלושה שתלי טיטניום שהודפסו בטכניון הושתלו בכלבים שאיבדו חלקים מרגליהם עקב גידול סרטני. השתלים יוצרו במכון המתכות בטכניון והושתלו בשלושה כלבים ברוסיה – שניים במוסקבה ואחד בסן פטרסבורג. בקרוב יודפס במכון גם שתל עבור אדם שעצם הלסת שלו נפגעה מסרטן.
את ייצור השתלים בטכניון מובילים ראש היישומים הרפואיים בתלת-ממד ד”ר ז’אן רמון, ראש התחום לבנייה בתלת-ממד במרכז המתכות ד”ר ולדימיר פופוב, המהנדס החוקר גרי מולר והמהנדס יבגני סטרוקין.
לדברי ד”ר פופוב, “למנתחים זאת הצלחה בקנה מידה עולמי, כיוון שהשתלות כאלה לא הצליחו בעבר. בימים אלה אנחנו עובדים על הדפסת שתל נוסף המיועד לפורטוגל, וד”ר רמון עוסק בייצור חצי לסת להשתלה באדם הסובל מסרטן בעצם הלסת.”
השתלים נבנו באמצעות מערכת של חברת ARCAM השוודית. המערכת מפיקה קרן אלקטרונים המתיכה חלקיקי אבקת טיטניום בשכבות דקות עד לקבלת המוצר הסופי. זאת בתצורות גאומטריות מורכבות המותאמות לסריקות ה- CT של המטופל. את מידול השתלים ביצעה חברה חיצונית לפי הנחיות מהרופא ומהחוקרים בטכניון.
עד הקמתו של המרכז להדפסת תלת-ממד במכון המתכון והסמכתו לפי תקן ISO 13485 לייצור ציוד רפואי לא הייתה אפשרות לייצר שתלים בישראל. לכן, לדברי ד”ר פופוב, מדובר במהפכה של ממש.
הטכניון ואוניברסיטת יאנגסטאון סטייט אוהיו (YSU) קיימו לאחרונה בחיפה את הכנס הבינלאומי TIME 2018. בכנס השתתפו כ-250 איש, 80 מהם מומחים מובילים מחו”ל בנושא תיעוש טכנולוגיות מתכת חדשות. יו”ר הכנס, פרופ’-מחקר דן שכטמן מהפקולטה למדע והנדסה של חומרים בטכניון, הציג את תגלית הגבישים הקוואזי-מחזוריים שזיכתה אותו בפרס נובל בכימיה לשנת 2011.
הכנס אורגן על ידי פרופ’ ברט קונר, מנהל תעשיות מתקדמות ושיתופי פעולה ב- YSU, והמהנדס שי אסל ממכון ממתכות הישראלי בטכניון. לדברי מנהל מכון המתכות בטכניון חיים רוזנזון, “הכנס הוא אבן דרך בשיתוף הפעולה בין הטכניון ל-YSU ובחיבור בין אקדמיה ותעשייה בארץ ובעולם. מכון המתכות הישראלי בטכניון פועל להבאתה של חדשנות טכנולוגית לרצפת הייצור, אבל חינוך והטמעה של טכנולוגיות חדשניות בתעשייה הם אתגר מסובך. הדפסת תלת-ממד היא תחום הולך ומתפתח וחשוב להתייחס אליו כבר בבתי הספר ובוודאי באקדמיה, תוך הטמעה של היכולות החדשות שהתחום הזה מביא איתו.”
נשיא הטכניון פרופ’ פרץ לביא סיפר בכנס על מנחם אוסישקין, ממנהיגי הציונות, שאמר עם פתיחת הלימודים בטכניון ב-1924: “מחקר יישומי ומדע בסיסי הם שני הצדדים של אותו מטבע.” נשיא הטכניון אמר כי “התפיסה הזאת הפכה לחלק מהדי-אן איי של הטכניון. הישגיו של הטכניון, ובהם שלושה חתני פרס נובל, מוכיחים כי אנחנו יודעים לעשות מדע בסיסי מצוין.”
מנכ”ל רשות החדשנות אהרון אהרון אמר כי כבר הרצל הבין כי הטכנולוגיה היא שתעצב את החברה והוסיף כי “עלינו להבין שעתידה של ישראל תלוי במדע, במחקר ובטכנולוגיה. 2017 הייתה שנת שיא להייטק הישראלי, עם 600 חברות הזנק חדשות ואקזיטים ב-24 מיליארד דולר – כולל עסקת הענק של מובילאיי. הבעיה שלנו היא שהחדשנות והפריון בהייטק אינם מחלחלים לתעשייה היצרנית כולה. לכן עלינו לקחת יותר סיכונים מחושבים ולהשקיע יותר במו”פ ובהידוק הקשר בין תעשייה, הון פרטי, ממשלה ואקדמיה.”
בפאנל שנערך במסגרת הכנס השתתפו רוב גורהם (America Makes), מנהל מכון המתכות בטכניון חיים רוזנזון, בוגר הטכניון פרופ’ גדעון לוי (TTA), פרופ’ ברט קונור (YSU) והמנחה פרופ’ הנינג זיידלר (גרמניה).
מימין לשמאל: צילום רנטגן של אזור הגידול, יצירת מודל תלת-ממדי, ייצור העצם המלאכותית, השתלתה וצילום רנטגן נוסף. קרדיט צילום: עדי הפקות יקנעם
חוקרים בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון גילו קשר בין המבנה של סלילים הליקליים בחלבונים ובין היווצרות סיבים עמילואידים – סיבים רעילים בתא החי
פרופ’ שמחה סרבניק
חוקרים בפקולטה להנדסה כימית ע”ש וולפסון גילו קשר בין המבנה של סלילים הליקליים בחלבונים ובין היווצרות עמילואידים – סיבים המעורבים במחלות ניווניות של המוח. לטענת החוקרים, סלילים הליקליים בעלי מבנה מסוים אינם מיוצבים על ידי הסביבה, ועובדה זו מגדילה את הסבירות להיווצרות עמילואידים.
חלבונים הם פולימרים ביולוגיים המורכבים משרשרות של חומצות אמינו המקופלות למבנים תלת-ממדיים המאפשרים להם לתפקד. קיפול לקוי של החלבון עלול לפגוע בתפקודו ולהוביל לשיבושים שונים ובהם היווצרות עמילואידים – מבנים יציבים מאוד הנוצרים משיירי חלבונים משובשים. סיבים אלה נוטים להצטבר במוח כמשקעים וכגושים הגורמים לשורה של מחלות ובהן אלצהיימר, פרקינסון, סוכרת סוג 2, הנטינגטון וקרויצפלד-יעקב (“הפרה המשוגעת”). יציבותם החריגה מאפשרת להם לשרוד בתנאים ביולוגיים קשים במיוחד.
בשל רעילותם של העמילואידים ונזקם הפוטנציאלי, חוקרים רבים ברחבי העולם פועלים לפענוח שאלת העמילואידוגניות – התנאים הגורמים להיווצרות מסיבית של עמילואידים.
את המחקר שהתפרסם ב-Biophysical Journal הובילו פרופ’ שמחה סרבניק והדוקטורנט בוריס חיימוב. השניים בחנו את המבנה של הסלילים ההליקליים בחלבון המעורבים ביצירת סיבים אלה. בשלב הראשון הם פיתחו משוואות חדשניות המספקות מידע רב ושימושי על מבנים הליקליים בחלבונים.
בשנת 2016 פורסמו המשוואות ככלי אנליטי חדשני בכתב העת המדעי Scientific Reports.
בשלב השני נסרקו מקטעים הליקליים קיימים, ומידע על מבנים הליקליים אלה חולץ בעזרת המשוואות שפותחו.
בוריס חיימוב
המידע הוצלב עם המידע הקיים על מקטעים עמילואידוגניים ונמצאה קורלציה ברורה בין המבנה ההליקלי ובין עמילואידוגניות. הממצאים פורסמו בכתב העת Biophysical Journal.
כדי להסביר את הקשר בין המבנה ההליקלי ובין עמילואידוגניות פיתחו החוקרים מודל פיזיקלי המניח כי השינויים במבנה מושפעים מכוחות מייצבים סביבם. על פי מודל זה, האזור ההליקלי יוצר קשרי מימן מפוצלים עם המולקולות הסובבות (לרוב מולקולות מים), וכך נוצרת מעין מעטפת מיגון סביב האזור ההליקלי. המודל שפותח מאפשר להעריך אם האזור ההליקלי מוגן או לא וכך לנבא את רמת העמילואידוגניות שלו; כאשר האזור אינו מוגן צפויה היווצרות של עמילואידים, וכאשר הוא מוגן לא צפויה התפתחות כזאת.
המחקר מומן בחלקו על ידי הקרן הלאומית למדע בישראל. בוריס חיימוב ערך את המחקר במסגרת המכון לננוטכנולוגיה ע”ש ראסל ברי ובתמיכת המלגות ע”ש אירווין וג’ואן ג’ייקובס וע”ש מרים ואהרון גוטווירט.
החוקרים מעריכים כי ממצאי המחקר הנוכחי, המבהירים את ההשפעה הסביבתית על מבנים הלקליים בעלי נטייה להיווצרות עמילואידים, יובילו לפיתוח דרכים למניעת היווצרותם של סיבים אלה.
מימין: חלבון המקושר לדי-אן-איי. האיור ממחיש את המבנה ההליקלי כמבנה השכיח והנפוץ ביותר בחלבונים. למבנים ההליקליים תפקיד חשוב בהגדרת המבנה הגלובלי של החלבון ותפקידו. משמאל: סיב עמילואידי. מרבית סיבי העמילואיד מורכבים ממשטחי בטא המוצגים כאן בצהוב. למעלה: החלבון האנטי-מיקרוביאלי מוריצין המורכב בעיקרו מאלפא-הליקס. המולקולות הסובבות נקשרות לשלד של האזור ההליקלי באמצעות קשרי מימן מפוצלים, יוצרות מעטפת מיגון סביב האזור ההליקלי ומפחיתות את הסבירות להיווצרות סיבי עמילואיד.
חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת תל אביב פיתחו פלטפורמה חדשה להטענת תרופות ולהסעתן לאתר היעד בגוף
פרופ’ גלעד יוסיפון
חוקרים בטכניון ובאוניברסיטת תל אביב פיתחו שיטה חדשנית לטעינה ופריקה יעילה של חלקיקים ננומטריים על גבי פלטפורמה ניידת זעירה. לפלטפורמה המיקרונית החדשה המתפקדת כמעין רובוט זעיר (microbot) יש יישומים פוטנציאליים רבים ובהם העברת תרופות בתוך הגוף, ניקוי חללים אנטומיים שאי אפשר להגיע אליהם בדרך אחרת, אנליזה מיידית של דגימות ביולוגיות, בנייה של מבנים בגישה של bottom-up ויצירת רכיבים של רובוטיקה רכה.
את המחקר שהתפרסם ב-Nature Communications הוביל ראש המעבדה להתקני מיקרו וננו-זרימה בפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, פרופ’ גלעד יוסיפון, בשיתוף עם פרופ’ טוביה מילוא מאוניברסיטת תל אביב במסגרת עבודת הדוקטורט של ד”ר אליסיה בוימלגרין.
השיטה המוצגת במחקר הנוכחי היא label-free, כלומר היא אינה מצריכה סימון מראש של המטענים. ההעמסה והפריקה מבוצעות באמצעות שדה חשמלי חיצוני לגוף (dielectrophoresis). יתר על כן, השליטה בתדירות השדה החשמלי מאפשרת לבצע את ההעמסה והפריקה באופן סלקטיבי ודינמי, כלומר להעמיס ולפרוק בעת ובעונה אחת חלקיקים שונים על פי ההרכב הרצוי באותו שלב.
העברת תרופות אל היעד המדויק בגוף מעסיקה קבוצות מחקר רבות ברחבי העולם. זאת משום שניווט מדויק של התרופה ליעד ושחרורה בתוכו חיוניים לשיפור יעילות הטיפול, להפחתת מינון התרופה ולצמצום תופעות הלוואי שלה. עם זאת, השיטות הקיימות להעברת תרופות מוגבלות בהיבטים רבים הפוגמים ביעילותן. לכן פותחו שיטות המייתרות את השימוש בדלק ושואבות אנרגיה ממקור חיצוני, כגון שדות חשמליים ומגנטיים החודרים מבחוץ דרך רקמות הגוף. אולם גם לשיטות אלה חסרונות שונים הקשורים בצורך לסמן את המטען באופן מגנטי או ביולוגי בשלב ההטענה ובקושי לבצע פריקה שלו בנקודת היעד.
ד”ר אליסיה בוימלגרין
השיטה שפותחה בטכניון גוברת על בעיות אלה באמצעות שימוש בחלקיקים אקטיביים מסוג כדורי יאנוס (Janus spheres). כדור יאנוס מורכב משני חלקים שאינם זהים בתכונותיהם החשמליות. שוני זה בין שני צידי החלקיק הופך אותו למעין אלקטרודה צפה הנשלטת על ידי המפעיל. כך, באמצעות שינוי תדירות השדה החשמלי, יכול המפעיל להעמיס את החלקיק בחומר הרצוי ולהניע אותו אל היעד.
לדברי פרופ’ יוסיפון, “בהעברת מטען כרוכים שני היבטים, האחד הוא מערכת ההובלה (הנעה וניווט) והשני הוא מערכת המטען (הטענת התרופה ושחרורה ביעד). כאשר כל שלב נעשה בטכנולוגיה אחרת נוצרות בעיות רבות. אנחנו ביטלנו את השוני הזה, ובאמצעות טכנולוגיה אחת אנחנו שולטים בהטענת הפלטפורמה, בהובלתה המבוקרת ובפריקתה.”
החוקרים הדגימו בהצלחה את יכולתם לשלוט בהעמסה סלקטיבית של ננו-חלקיקים ובפריקתם הסלקטיבית בנקודת היעד. לדברי פרופ’ יוסיפון, “פיתוח זה אינו מוגבל לחלקיק יאנוס, ואנו עובדים על פיתוח חלקיקים מהונדסים בעלי צורות שונות, לא רק כדוריות, שישפרו את ביצועי המערכת.”
המחקר נתמך על ידי הקרן הבינלאומית למדע ארה”ב-ישראל (BSF), הקרן הלאומית למדע ומלגות RBNI (מכון ראסל ברי לננוטכנולוגיה) וגוטווירט.
חלקיק יאנוס (ירוק-צהוב) המשמש להובלת מטענים (ורוד) באופן סלקטיבי ודינמי לנקודת היעד באמצעות שדה חשמלי חיצוניתמונות מיקרוסקופ המתארות את תהליכי ההעמסה, ההובלה לנקודת היעד והפריקה של המטען באמצעות שינוי תדירות השדה החשמלי
מבודד אופטי ראשון מסוגו פותח על ידי פרופ’ טל כרמון מהפקולטה להנדסת מכונות. המבודד מעביר אור שנכנס אליו מכיוון אחד וחוסם את האור הנכנס מהכיוון המנוגד. הפיתוח פורסם בכתב העת היוקרתי Nature
פרופ’ טל כרמון
חוקרים בטכניון בנו מבודד אופטי ראשון מסוגו, המבוסס על הדהוד של גלי אור בכדור זכוכית המסתובב במהירות. זהו ההתקן הפוטוני הראשון שבו אור המתקדם בכיוונים מנוגדים נע במהירויות שונות. הפיתוח פורסם בכתב העת היוקרתי Nature.
לדברי פרופ’ טל כרמון, שהוביל את המחקר, “פיתחנו כאן מבודד פוטוני יעיל מאוד המצליח לבודד 99.6% מהאור. המשמעות היא שאם נשלח 1,000 חלקיקי אור, ההתקן יבודד כהלכה 996 פוטונים ויפספס רק 4. יעילות בידוד כזו נדרשת בהתקני תקשורת אופטית קוונטית. המבודד שפיתחנו כאן ממלא כמה דרישות חיוניות נוספות: הוא פועל היטב גם כשהאור מגיע בו זמנית משני הכוונים, הוא תואם לסיבים אופטיים סטנדרטיים, הוא ניתן למזעור והוא אינו משנה את צבעו של האור.”
קצת רקע:
שחייה במורד הנהר מהירה יותר משחייה במעלה הנהר. רכיבה על אופניים כשהרוח בגבנו מהירה יותר מרכיבה נגד הרוח.
מתברר שגם האור משנה את מהירותו כתוצאה מ”רוח גבית” או מ”שחייה נגד הזרם”, כלומר כתוצאה מתנועת התווך שבו הוא נע. מהירות האור מושפעת ממהירות התווך.
ד”ר שי מעייני
כבר בבית הספר התיכון אנו לומדים שמהירות האור מושפעת מסוג התווך – החומר שבתוכו נע האור. מהירות האור בזכוכית, למשל, איטית ממהירותו באוויר. עוד לומדים בתיכון ששתי אלומות אור המתקדמות בכיוונים מנוגדים בזכוכית, או בכל חומר אחר, יתקדמו באותה מהירות. “בלימודים בטכניון למדתי גם שמהירות האור תלויה במהירות התווך שבו הוא נע,” אומר פרופ’ כרמון. “ממש כמו השחיין בנהר, מהירות האור נגד תנועת התווך איטית ממהירותו עם תנועת התווך.”
על תופעה זו הצביע כבר ב-1849 המדען הצרפתי ארמנד פׅיזוֹ (Fizeau). הוא הראה שבדומה למהירות השחיין בנחל, מהירות האור במורד הזרם גבוהה ממהירות האור במעלה הזרם. הגילוי של פיזו השפיע מאוד על פיתוחה של תורת היחסות הפרטית על ידי אלברט איינשטיין.
הגרר שמפעיל החומר הנא על האור, שנקרא גם גרר-פיזו, עשוי להוביל ליישומים משמעותיים באופטיקה ובמחשוב. זאת משום שהאטה והאצה של האור באמצעות תנועת התווך יכולות לייצר מבודד אופטי – התקן שבו האור הנכנס מצד אחד נבלע והאור הנכנס מצד שני עובר. למרות שמהירות האור בתווך היא התכונה הבסיסית ביותר שנובעת מתגובת הגומלין בין אור לחומר, עד כה לא נבנה התקן פוטוני שבו אלומות מנוגדות של אור מתקדמות במהירויות שונות.
כעת, לראשונה, הצליחו חוקרי הטכניון לבנות מבודד המבוסס על מהירויות אור שונות לאלומות המתקדמות בכוונים מנוגדים. מדובר בהתקן אופטי כדורי המסתובב במהירות גבוהה. לתוך ההתקן משוגרות אלומות אור משני כיוונים מנוגדים. האור שמגיע מימין מסתובב בהיקף הכדור עם כיוון סיבוב הכדור; האור שמגיע משמאל מסתובב נגד כיוון הסיבוב ולכן נע במהירות נמוכה יותר. אפשר לומר שהאור נגרר עם ההתקן.
רפי דהן
ההתקן החדשני מהווה מבודד אופטי – הוא מעביר אור המגיע מצד שמאל ומכבה אור המגיע מצד ימין. לדברי פרופ’ כרמון, “הבסיס הפיזיקלי של ההתקן, בנוסף לגרר המופעל על האור, הוא מהוד – מקום שגלי האור מהדהדים בו. האור המהדהד מסתובב בתוך הכדור אלפי פעמים עד שהוא נבלע. לעומת זאת, אור שאינו מהדהד חולף דרך ההתקן כמעט ללא הפרעה. במילים אחרות, האור הנע עם ההתקן מהדהד וכבה, והאור הנע כנגד ההתקן ממשיך הלאה ללא הפרעה.”
ההתקן נבנה בבית המלאכה לניפוח זכוכית בטכניון ממוט זכוכית שקצהו הותך לכדור ברדיוס של מילימטר. מקור האור הוא סיב אופטי דקיק, בקוטר מאית מעובי שערה, הנמצא במרחק של ננומטרים ספורים מהכדור. הכדור, שהוא המהוד, מסתובב במהירות עצומה – שפת הכדור נעה במהירות של כ-300 קמ”ש – והאור המגיע מהסיב מסתובב בתוכו אלפי פעמים.
אחד האתגרים ההנדסיים שניצבו בפני קבוצת המחקר היה שימור מרחק מזערי קבוע בין הסיב (מקור האור) למהוד הכדורי. “שמירה על מרחק מדויק היא אתגר מסובך גם אם ההתקן אינו נע, והיא אתגר הרבה יותר מסובך כשמדובר בכדור שמסתובב במהירות עצומה. לכן חיפשנו דרך שתכריח את הסיב לנוע יחד עם הכדור למרות העובדה שהסיב והכדור אינם מחוברים. בסופו של דבר מצאנו דרך לעשות זאת: הסיב מרחף על הרוח שיוצר סיבוב הכדור. כך, אם ההתקן רועד – ובגלל הסיבוב המהיר הוא רועד בהכרח – הסיב ירעד יחד עם הכדור המסתובב והמרחק ביניהם יישמר.”
לדברי פרופ’ כרמון, “אנחנו מקווים שסללנו כאן דרך לסוג חדש של התקנים אופטו-מכניים המבוססים על כוחות אופייניים למרחקים ננומטרים. הכוחות הפועלים במרחקים אלה הם כוחות קזימיר וכוחות ואן דר ואלס – כוחות חזקים מאוד, שמקורם באפקטים קוונטים, שעד כה כמעט שלא נעשה בהם שימוש בהתקנים מכניים בכלל ובמהודים בפרט. לאחרונה הדגמנו לראשונה סוג חדש של לייזר שבו גלי מים גורמים לפליטת האור; עוד הדגמנו, בפעם הראשונה, מיקרו לייזר שבו גל אקוסטי גורם לפליטת האור. יתכן בעתיד נוכל ליצור במהודים החדשים לייזרים המבוססים על כוחות קזימיר וכוחות ואן דר ואלס.”
את המחקר הוביל פרופ’ כרמון עם קבוצת המחקר שלו ועם שותפיהם בקולג’ לאופטיקה ופוטוניקה (CREOL). את הניסוי ערכו רפי דהן, שהיה אז סטודנט לתואר שני, וד”ר שי מעייני. ד”ר מעייני נמצא כיום בפוסט-דוקטורט ב-MIT, שם הוא מפתח סיבים אופטיים חדשניים בהנחייתו של בוגר הטכניון פרופ’ יואל פינק. ד”ר מעייני בחר בתחום מחקר זה, שהוגדר כצורך אסטרטגי של ישראל, מתוך רצון לחזור לישראל כחבר סגל בתום הפוסט-דוקטורט. פרופ’ כרמון מדגיש כי חמשת המחברים הראשונים של המאמר הם אנשי הפקולטה להנדסת מכונות בטכניון, בכללם יורי קליגרמן ואדוארד מוזס, שביצעו את החישובים.
במחקר תמכו מרכז המצוינות I-CORE, “מעגל האור” ומשרד המדע, הטכנולוגיה והחלל.
מערכת הניסוי: הכדור שבקצה המוט מסתובב במהירות בקרבת מקור האור – הסיב האופקי שנראה ברקע. אור המגיע מצד ימין של הסיב מועבר, בעוד האור המגיע משמאל נחסם. למטה: המנוע המסובב את הכדור.בתמונה אפשר לראות את הסיב (מעגל ריק), את שפת הכדור המסתובב (למטה באפור), וביניהם את זרימת הרוח שעליה מרחף הסיב. הסיב מרחף מעל הכדור תוך שמירת מרחק של עשרות ננומטרים בודדים.
