ניו-טק מגזין | אוגוסט 2025

חושף: מסרק לייזר זעיר מזהה חומרים כימיים MIT בדיוק של מעבדה – בשטח

מערכת ניו-טק מגזינים גרופ »

לפי התגובה שלהם לאורך ספקטרום שלם של אור. , 2000 הטכנולוגיה פותחה לראשונה בשנות ה־ וזיכתה את מפתחיה בפרס נובל. אך עד כה, השימושים בה היו מוגבלים למעבדות מתקדמות בלבד, עקב דרישות כבדות של גודל, עלות וצריכת אנרגיה. Mid- יתרון תת־אדום: (תת־אדום בינוני) Infrared – אזור טביעות האצבע המולקולריות frequency comb הוא בכך שה־ MIT החידוש של (תת־ mid - infrared פועל בתחום הספקטרלי של אדום בינוני) – כלומר, תחום באורך גל של מיקרון 12 – 8 מיקרון, ובפרט כאן: 25 –2.5־ כ , molecular fingerprint region – אזור הידוע כ־ משום שבו מולקולות רבות סופגות קרינה באופנים ייחודיים. למעשה, כל חומר כימי – גז, נוזל או מוצק – mid - IR מגיב אחרת לחשיפה לאור בתחום ה־ (תת־אדום בינוני), והתוצאה היא ספקטרום ייחודי המשמש כ"טביעת אצבע" מדויקת לזיהוי מולקולרי. כאשר המדידה נעשית רחב טווח, ניתן לזהות חומרים גם comb בעזרת בתנאים מורכבים או בריכוזים נמוכים מאוד.

מציעה MIT טכנולוגיית זיהוי חדשה מבית פתרון קומפקטי, חסכוני ועתיר ביצועים לניתוח ספקטרלי של חומרים כימיים. מדובר במסרק לייזר הפועל בתחום התת־ ) – מערכת אופטית זעירה infrared אדום ( הפועלת על שבב יחיד, שמסוגלת לזהות "טביעות אצבע מולקולריות" במהירות ובדיוק גבוה במיוחד. מערכת פותחה כדי לענות על צורך גובר ה בתעשיות כמו ניטור סביבתי, בטיחות תעשייתית, אבטחה ביולוגית ואפילו רפואה מותאמת. בשונה ממערכות לייזר מסורתיות, המתקן החדש מצליח לשלב רוחב ספקטרלי יוצא דופן עם אופטיקה מותאמת שבב – מה שמאפשר לפרוס את הטכנולוגיה במכשירים ניידים ובתנאי שטח, ללא צורך במערכות מגושמות או מקור כוח גדול. ? Frequency Comb מהו בבסיס ההמצאה עומד רכיב לייזר מיוחד הקרוי – "מסרק תדרים". זהו מקור frequency comb אור הפולט רצף של תדרים אופטיים מדודים בקפדנות, בדומה לשיני מסרק צפופות. כל "שן" מייצגת תדר שונה ומדויק, מה שמאפשר לבצע מדידות ספקטרליות מדויקות ולזהות חומרים

הישג הנדסי: מסרק לייזר על שבב אחד תת־ comb האתגר ההנדסי הגדול בפיתוח ) היה השגת רוחב פס רחב infrared אדום ( מבלי להוסיף רכיבים חיצוניים מגושמים כמו מגברים או מסננים. הפתרון הגיע בדמות DCM – Double - מראה מתקדמת מסוג . מראה זו מורכבת מאלפי Chirped Mirror שכבות ננומטריות שתוכננו בקפידה, כך שכל אורך גל עובר בה בזמן שונה – דבר היוצר "פיזור כרומטי מבוקר" שמרחיב את הפס הספקטרלי. , המערכת יצרה מסרק בתחום MIT בניסוי של מיקרון – טווח רחב מאוד עבור 12 – 8 של (תת־אדום בינוני) – וביצעה זאת mid - infrared באמצעות שבב אחד בלבד, על פלטפורמה אינטגרטיבית ללא צורך בתוספות חיצוניות. יישומים אפשריים: מהמעבדה לשטח Environmental( ניטור סביבתי )Monitoring זיהוי מזהמים באוויר, פליטות מתחבורה או ,) VOCs תעשייה, תרכובות אורגניות נדיפות ( מתאן, אוזון ועוד. מערכות כאלה עשויות להיות מותקנות ברחובות, מפעלים או מתקני תשתית.

New-Tech Magazine l 54