חוקרי הטכניון יצרו אופטיקה חדשה

התאפשרה כתוצאה מעיוות גיאומטרי של חוט המורכב מננו-אנטנות מצומדות

חוקרי הטכניון מהפקולטה להנדסת מכונות וממכון ראסל ברי למחקר בננו-טכנולוגיה 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 עוות גיאומטרי של המרחב בסקלת הננו. הם תכננו ננו-אנטנה אופטית ויצרו מערך של אנטנות כאלה עם קשר ביניהן. כל אנטנה, בגודל של כעשרה ננו-מטר, נוצרה בעזרת מיקוד יונים.

“נסעתי במכוניתי, הסתכלתי על האנטנות בכלי רכב סביבי ועלתה במוחי השאלה – מה יקרה כאשר נעוות את האנטנה?” מסביר 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 בזויות ואורכי גל שונים לצורך מיתוג האור בסקלת ננו”.

בשלב השני כל אנטנה המשיכה “לרוץ” על החוט, אולם עשתה זאת בכוון עצמאי משלה, דבר שאיפשר לחוקרים דרגת חופש נוספת לתכנון של אופטיקה חדשה המבוססת אך ורק על עיוות גיאומטרי של המרחב ולא על הפרש דרכים אופטיות שיש באופטיקה רגילה, כמו עדשות ופריזמות. הדבר פותח אפשרויות לבניית רכיבים בסקלת הננו לעיבוד אינפורמציה, ושערים לוגים שיאפשרו ייצור שבבים ננו-אופטים מהירים מאוד.

חזונו של פרופסור חסמן, אשר פורסם ב-Nature Nanotechnology, מדבר על מנועים זעירים שיופעלו על ידי אור בלבד, יסובבו DNA ויפתחו אותו – לצורך תיקונו.

הפיתוח נעשה במעבדה לננו-אופטיקה בטכניון בהשתתפות ד”ר ולדימיר קליינר ותלמידי המחקר ניר שטרית, איתי ברטנר ויורי גורודצקי.

בתמונות: למעלה – ננו-מנוע אופטי המבוסס על סחרור אור בעזרת שרשרת מעגלית של ננו-אנטנות “ביגלה” (א) וננו-מוטות בכיוונים שונים לאורך השרשרת (ב) המאפשר הגברת סחרור האור. למטה – חוט מפותל המורכב מננו-אנטנות אופטיות מצומדות. במקרה א, האנטנות בסמטריה מעגלית- “ביגלה”, ובמקרה ב, האנטנות מבוססות על ננו-מוטות כאשר כוון האנטנות מאפשר דרגת חופש נוספת לשליטה על האור.