ניו-טק מגזין | נובמבר 2025 | המהדורה הדיגיטלית

פיתוח ישראלי: חומר שמשנה את קיטוב האור

מאת: ד"ר אייל אורן, באדיבות מכון דוידסון לחינוך מדעי, הזרוע החינוכית של מכון ויצמן למדע. »

עבר. היא כוללת טווח רחב מאוד של גלים בעלי תכונות שונות, ובתוכם האור הנראה על שלל צבעיו, גלי רדיו, קרני רנטגן, קרינת מיקרוגל ועוד. את האור עצמו אפשר לתאר כשטף של חלקיקים בשם פוטונים. לכל פוטון יש שדה חשמלי ושדה מגנטי שחוזקם משתנה באופן מחזורי כמו גלים. ההבחנה בין סוגי הקרינה האלקטרומגנטית נובעת מקצב התנודות המחזוריות ומהמרחק שהפוטון עובר בין שיא לשיא. אלו הם התדר ואורך הגל. כשפוטון פוגש אטומי חומר, השדה החשמלי שלו מגיב לשדה החשמלי שלהם, בדומה למגנטים שדוחים או מושכים זה את זה. במסגרת התגובה הזאת, הפוטון יכול לחזור אחורה כמו אור שחוזר ממראה, הוא עשוי להיבלע בחומר ולהפוך לחום, או לעבור הלאה דרך החומר כמו שאור עובר דרך זכוכית, תוך שהוא משנה מעט את כיוון התנועה שלו. אחת התכונות של הקרינה האלקטרומגנטית היא הקיטוב – האופן שבו השדה החשמלי של הפוטון משתנה. לדוגמה פוטון ששדהו החשמלי מתנודד על

ציר אנכי – למעלה ולמטה – ייחשב מקוטב אנכית. לעומת זאת, אור שנפלט ממנורה מכיל ערב-רב של קיטובים. חישבו למשל על משקפי שמש מקוטבים. כשנהג שמרכיב משקפיים כאלה נוסע במכונית, שטף האור – הפוטונים – שחוזר מהכביש לעיניו מגיע אל המשקפיים מקוטב אופקית. החומר המקטב בעדשות המשקפיים, פולרואיד, מורכב ממולקולות ארוכות המיושרות בכיוון האופקי. ככל שהקיטוב של הפוטונים אופקי יותר, יהיו יחסי גומלין חזקים יותר בינם ובין הפולרואיד, וחלק משטף האור המסנוור ייבלע במשקפיים. ולהפך, פוטונים שהשדה החשמלי שלהם מקוטב אנכית יעברו מבעד לעדשה בקלות. מטא-חומרים חומרים רבים הם גבישים: אטומים שמחוברים זה לזה במבנים זהים שחוזרים על עצמם שוב ושוב. אם נחבר את אותם אטומים במבנה אחר נקבל חומר עם תכונות אחרות לחלוטין. למשל גם הגרפיט שבחוד העיפרון וגם היהלום עשויים

חוקרים מאוניברסיטת תל אביב יצרו מטא-חומר בהדפסת תלת-ממד, כדי לשדרג את יכולותינו לשלוט בגלים אלקטרומגנטיים שמסתכלים על טכנולוגיות ותיקות כ כמו מכ”ם ותקשורת בסיבים אופטיים, וגם כשעוסקים בכלים ניסיוניים כמו שבבים פוטוניים וקוונטיים, מה שמגדיר את הטכנולוגיות הללו בפועל הוא האופן שבו הן משתמשות בגלים אלקטרומגנטיים. חוקרים מאוניברסיטת תל אביב מצאו כעת דרך חדשה ויעילה לשלוט בגלים אלקטרומגנטיים. הם השתמשו לשם כך במטא-חומרים דקים שהדפיסו במדפסת תלת-ממד במבנה תלת-ממדי פשוט ויעיל שלא נוסה בעבר. לאחר מכן הם הראו שאפשר לשחזר את היכולות הללו גם במעגלים מודפסים דו-ממדיים, וכך לקצר משמעותית את הדרך שעל הטכנולוגיה החדשה לעבור מהמעבדה לייצור מסחרי.

גלים בכל מיני צבעים קרינה אלקטרומגנטית מקיפה אותנו מכל

New-Tech Magazine l 46