מגזין הטכניון | סתיו 2018

פרופ׳ גיא ברטל נתנאל לינדנר פרופ׳ 12 ננופוטוניקה ח וקרים בטכניון הצליחו לייצר קיפודי אור זעירים הקרויים סקירמיונים אופטיים וטומנים בחובם פוטנציאל לפריצת דרך בעיבוד מידע, בהעברתו ובאחסונו. את המחקר, שהתפרסם בכתב , הובילו פרופ’-חבר גיא ברטל Science העת היוקרתי מהפקולטה להנדסת חשמל ע”ש ויטרבי ופרופ’-חבר נתנאל לינדנר מהפקולטה לפיזיקה. במחקר השתתפו פרופ’ ברגין ג’יונאי מהפקולטה לרפואה באוניברסיטה האלבנית בטיראנה והסטודנטים שי צסס, יבגני אוסטרובסקי וקובי כהן. ) מבוסס על שמו של skyrmion המונח סקירמיון ( ), שהגה Skyrme הפיזיקאי הבריטי ד”ר טוני סקירם ( שיטה להגברת יציבות של מערכות 1962 בשנת 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. ניהול מידע באמצעות סקירמיונים מבוסס על הזזה לא מכנית של הסקירמיונים באמצעות זרמי חשמל חלשים. תכונה נוספת של הסקירמיונים היא ממדיהם הזעירים מקוטרה של שערה. מאפיינים 10,000 - הם קטנים פי אלה צפויים לייעל, להאיץ ולהוזיל באופן דרמטי 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 הסקירמיונית ולפנות לכל עבר בעת ובעונה אחת, כך שצורתו המרחבית מזכירה קוצים של קיפוד. יתר על כן, הם הראו שאותם “קיפודי אור” אינם מושפעים מפגמים בחומר שנוצרו בו. להצלחה ביצירת סקירמיונים בגלים אלקטרומגנטיים עשויה להיות חשיבות מכרעת ביישומים פרקטיים. כיום חומרים שנוצרים בהם סקירמיונים הם נדירים ביותר ודורשים קירור לטמפרטורות נמוכות מאוד. 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 בפורמט אופטי. המחקר נערך בשיתוף המרכז לננואלקטרוניקה ע”ש שרה ומשה זיסאפל ומכון ראסל ברי למחקר בננוטכנולוגיה ובתמיכת קרן ג’ייקובס, מרכז המצוינות ) והמועצה ISF , קרן המדע הישראלית ( I-CORE .) ERC האירופית למחקר ( חדשה אופטיקה http://science.sciencemag.org/content/early/2018/07/18/science.aau0227.full למא מר: