|   15:07:40
דלג
  שרון מגנזי  
מועדון VIP
להצטרפות הקלק כאן
בימה חופשית ב-News1
בעלי מקצועות חופשיים מוזמנים להעביר אלינו לפרסום מאמרים, מידע בעל ערך חדשותי, חוות דעת מקצועיות בתחומים משפט, כלכלה, שוק ההון, ממשל, תקשורת ועוד, וכן כתבי טענות בהליכים בבית המשפט.
דוא"ל: vip@news1.co.il
כתבות מקודמות
כתיבת המומחים
הוט, בזק, סלקום, פרטנר סיבים - איזו חברה עדיפה לצרכן?
קבוצת ירדן
תכשיטים לקחת לחופשה בחו״ל בחג הפסח
אני מרגיש לפעמים כמו במופע של אדם אחד, כי אני צריך לתפקד בהרבה במות
טכנולוגיות מהדור הבא במטא עדשות

חוקר בסקאלה גבוהה

פרופסור אוריאל לוי (52) מהמחלקה לפיסיקה יישומית באוניברסיטה העברית, הוא חוקר ספורטיבי ותחרותי, שלא עוצר באינפרא אדום. שני היבטים לתרומת התגלית החדשה במחקר מטא עדשות בהובלתו, האחד הוא הבנת המגבלות, מה אפשר ואי אפשר לעשות עם עדשות שטוחות. ההיבט השני הוא ההדגמה בשטח של תמונה שצולמה בעזרת מטא עדשה שיוצרה במעבדתו
11/07/2022  |   שרון מגנזי   |   כתבות   |   כתבות פרופיל   |   תגובות

פרופסור אוריאל לוי גדל בירושלים, וכבר מגיל 6 ידע שהוא רוצה להיות מהנדס- להמציא דברים, לפרק ולהרכיב. בתום שירות צבאי בחיל-האוויר, נרשם ב-1992 לטכניון לתוכנית משולבת של תואר ראשון בפיסיקה והנדסה, אבל לא חישב מראש מסלול של קריירה אקדמית כחוקר יזם, המאתגר את הפיסיקה היישומית. את התואר השני במסלול ישיר לדוקטורט, בתחום של אלקטרו אופטיקה, עשה בהנחייתו של פרופסור דוד מנדלוביץ בשיתוף עם פרופסור עמנואל מרום ז"ל.

באילו נושאים עסק המחקר שלך בתואר השני ובדוקטורט?

לוי: "נושאים הקשורים למיקרו אופטיקה ואופטיקה דיפרקטיבית. הכותרת של מחקר הדוקטורט הייתה אלמנטים אופטיים דיפרקטיביים. דיפרקציה (עקיפה) היא שבירה של קרני אור מכל מיני מבנים קטנים. נניח ואני מאיר עם קרן אור בזווית מסוימת על איזה שהוא אלמנט, ואני רוצה לשבור את האור לכיוון אחר. דרך אחת היא לעשות זאת על-ידי פריזמה (מנסרה) שתטה את האור לכיוון שאני רוצה- זה נקרא ריפרקציה (שבירה). אפשר ליצור את אותו אפקט על-ידי משהו שנקרא 'סריג', שהוא מבנה מחזורי, נניח, פסים של שחור ולבן החוזרים על עצמם. את מאירה במקום מסוים על הסריג והאור יישבר לכל מיני כיוונים, בעקבות התופעה שנקראת דיפרקציה.

"אם מתכננים נכון את הסריג, האור יישבר רק לכיוון מסוים אחד שנרצה, כי הקצוות של המבנה מפזרים את האור. בעקרון, הפינות של המבנה מפזרות את האור לכל הכיוונים, אבל בגלים יש תופעה שנקראת 'התאבכות', כלומר שהגלים יכולים להתחבר באופן חיובי או באופן שלילי. אם הם מתחברים באופן שלילי הם מבטלים הזה את זה, ואם הם מתחברים באופן חיובי הם מחזקים הזה את זה. ברוב הכיוונים הגלים מתבטלים כי הם מתחברים באופן שלילי, אבל לאותו כיוון שאתה רוצה להאיר, הם מתחברים באופן חיובי ולכן כל האור מגיע רק לשם. זאת למעשה תופעת הדיפרקציה, שבירה על-ידי מבנים וקצוות, על-ידי שינויים חדים בסביבה, בעיקר על-ידי מבנים".

מה המשמעות היישומית?

לוי: "אפשר לעשות, למשל, ספקטרומטר שכל צבע מהאור (האור מכיל הרבה צבעים), ילך למקום קצת אחר. אני יכול לעשות הפרדת צבעים כמו שעושים בפריזמה (מנסרה), אבל באופן הרבה יותר חזק. זה פרט חשוב, כי נניח שיש לי מקור אור ואני רוצה לדעת איזה צבעים הוא מכיל, מה התכולה שלו, לשם כך אני צריך לעשות אנליזה בעזרת ספקטרומטר.

"ניתן ליצור על-ידי השיטה הזו גם עדשות דקות, מה שמתחבר לתגלית החדשה. יצרנו אז עדשות דקות, אבל לא דקות כפי שניתן לייצר כיום, היום ניתן ליצור עדשות שהן משמעותית דקות יותר. באופן כללי אפשר לייצר באמצעות שיטה זו, אלמנטים אופטיים קטנים יותר מאלו שניתן היה לייצר בעבר. זה מאפשר לשפר פרמטרים כגון, משקל, גודל ועלות. התחום הזה החל להתפתח בשנות ה-80, ובסוף שנות ה-90, התקופה שבה נכנסתי לתמונה, כבר חשבו ממש כיצד אפשר ליישם אותו בתעשיה".

הסקאלה הננומטרית
צילום עם עדשה שטוחה [צילום: ד"ר יעקב אנגלברג]

אני עושה מדע בסיסי כדי להבין תופעה כזו או אחרת, אבל מיד אחר כך אני אשאל: מה אני יכול לעשות עם זה. המשמעות היישומית תגיע, זה גם מה שמגדיר אותי כאדם וחוקר, וזה גם הולם את תחום המחקר של הפיסיקה היישומית.

השלב הבא על-פי לוי, היה לקחת את התחום לאקסטרים, לקצה. כלומר, כבר לא מיקרו, אלא סקאלה שהיא ננומטרית, להקטין את המבנים עוד יותר. הוא שאל, מה יקרה אם נקטין את המבנים שהם בגודל של כמה מיקרונים, לסקאלה שהיא פחות ממיקרון.

מה החשיבות של עניין המיקרון?

לוי: "באופטיקה קיים מושג שנקרא 'אורך גל', לכל גל יש תדר (כמה פעמים הגל עולה ויורד בשנייה אחת), כאשר באופטיקה התדר הוא גבוה מאוד, (7 סדרי גודל מהיר יותר מתדר של רדיו). כלומר אורך הגל של האופטיקה הוא קטן בעוד 7 סדרי גודל מאשר גלי מיקרו גל. כדי לסבר את האוזן, אורך הגל שאת מסוגלת לראות בעיניים שלך, הוא מ-400 ננומטר עד 700 ננומטר. מעבר לכך זה אינפרא אדום, מה שאת כבר אינך יכולה לראות, מתחת לכך זה אולטרה סגול, מה שגם אינך יכולה לראות.

"זה הופך למעניין, כי יוצרים את המבנים בסדר גודל של אורך הגל והפיסיקה משתנה, זאת פיסיקה שונה מאוד מפיסיקה של אלמנטים גדולים. צריך להבין מה קורה שם, איך לנתח, אילו מודלים מתמטיים להפעיל, ובשלב הבא צריך לפתח במקביל את הטכנולוגיה, איך לייצר דברים בסקאלה של ננומטר. גם המיקרו אלקטרוניקה עברה את אותה טרנספורמציה לננו אלקטרוניקה, כפי שהמחקר שלי עבר מתחום של מיקרו אופטיקה לננו אופטיקה".

עם סיום הדוקטורט ב-2001, חיפש לוי פוסט דוקטורט בתחום, ובדרך הקים יחד עם קולגות מהמעבדה בראשות פרופסור דוד מנדלוביץ, את סיב קום, חברת הזנק לייצור מתגים אופטיים. במהלך השנתיים בה היה חלק מהחברה, למד רבות על התעשיה. לוי: "יצרנו הרבה רעיונות שהפכו לפטנטים ולמוצרים. החברה גייסה כספים מקרנות הון סיכון, והמשיכה 'לרוץ' עוד כ-15 שנה ופרנסה עשרות משפחות, זמן רב אחרי שעזבתי".

כיצד שדרגה אותך החוויה התעשייתית הזאת כחוקר?

לוי: "זאת חוויה שהעניקה לי את האיזון הזה בין להיות חוקר ולהיות יזם, כי תמיד הייתי על המנעד הזה של הרצון מה להיות יותר- חוקר או יזם בתעשיה. עד שאתה לא רואה וחווה את הצד השני, אתה תמיד נשאר עם הדילמה הזאת. ההרפתקה היזמית הזאת אפשרה לי לנסוע לפוסט דוקטורט בלב שקט יותר, כי ראיתי וטעמתי את הצדדים השונים של עולם התעשיה, ועדיין נשאר בי החיידק היזמי שחזרתי אליו בהמשך.

"אני עושה מדע בסיסי כדי להבין תופעה כזו או אחרת, אבל מיד אחר כך אני אשאל: מה אני יכול לעשות עם זה. המשמעות היישומית תגיע, זה גם מה שמגדיר אותי כאדם וחוקר, וזה גם הולם את תחום המחקר של הפיסיקה היישומית. לא תמיד יש תשובה וזה בסדר, אבל לפעמים זה נופל כמו 'בינגו' ואתה מבין שאפשר לעשות פה פריצת דרך משמעותית".

בין סן דייגו לננו פוטוניקה
פרופ' אוריאל לוי עם משפחתו

אם אתה חוקר תחרותי ואני באופיי חוקר תחרותי מאוד, אתה לא יכול לעצור, כי אולי בזמן הזה מישהו אחר ימצא את התגלית הבאה ויפרסם. זה הניע אותי לרוץ כמה שיותר מהר, לגייס סטודנטים ולשכנע אותם להצטרף למעבדה שלי למרות שיש מעבדות ותיקות יותר.

לפוסט דוקטורט באוניברסיטת UC San Diego סן דייגו בקליפורניה ארה"ב, 2006-2003, נסע לוי כבר עם אשתי ובתו שהייתה אז בת פחות משנה. המחקר בפוסט דוקטורט נעשה בהנחיית הפרופסור שעיה פיינמן, שהשיח ביניהם, לדבריו, היה מגוון גם בשפות וגם במחקר. לוי: "בפוסט דוקטורט הבנתי שאני יכול להתמודד במחקר לא רק ברמה הארצית אלא גם ברמה הבינלאומית".

סן דייגו הייתה טובה אליכם בתקופת הפוסט דוקטורט?

לוי: "סאן דייגו הייתה נפלאה בהיבט המשפחתי, גם מבחינת חיי החברה והאנשים, יש מרחבים, טבע, ים, פארקים ופעילויות לילדים, מזג אוויר שם נפלא ודומה למזג האוויר הישראלי. היה מקום שקראו לו 'הקיבוץ', כשאנחנו גרנו בפאתי ה'קיבוץ', והכרנו המון משפחות של ישראלים בסטטוס המשפחתי והמקצועי שלנו. זה היה מעין תחליף משפחה, חגגנו גם את החגים ביחד. זה חשוב כי זאת תקופה גם ככה מאתגרת ולחוצה מאוד, אתה במרוץ של זמן קצוב, עובד קשה ומנסה להשיג את התוצאות הכי טובות שאתה יכול, כדי להגדיל את האופציות שלך להמשך. הרי בסופו של דבר עולם האקדמיה בארץ הוא עולם של מספרים קטנים, כי כמה אוניברסיטאות כבר יש בארץ, לעומת ארה"ב, למשל? זה גם תלוי בתחום המחקר שלך".

באילו סוגי מחקרים עסקת בפוסט דוקטורט?

לוי: "סוג אחד של מחקרים בפוסט דוקטורט עסק בננו פוטוניקה, כלומר לקחת את הרעיונות של הדיפרקציה והתקנים קטנים, למזער אותם עוד יותר ולשלוט על כל מיני תכונות של אור, כמו קיטוב, שילוב של אופטיקה ביחד עם נוזלים עם כל מיני חיישנים קטנים, במסגרת של מיקרו זרימה. כך ניסינו לייצר כל מיני שבבים קטנים עם אינטגרציה, שיש בהם מרכיב אופטי ומרכיב פלואידי (נוזלי).

"סוג אחר של מחקרים עסק בייצור התקנים שהם קטנים מאורך הגל, 'תת גל'(Sub Wavelength), ובגלל שאורך הגל הוא בסקאלה של ננו מטר, אז ההתקנים הם התקנים של ננו מטר. בתחום האופטי Sub Wavelength, משמעו ננו טכנולוגיה, כך שצריך להבין את כל הננו טכנולוגיה מבחינת עיצוב ההתקנים ואיך עושים את זה. הגעתי לתוצאות טובות מאוד, פרסמתי מאמרים רבים בכתבי עת נחשבים בסן דייגו, על העקרונות החשובים שהנחתי במחקר. הראנו שאפשר לעשות לא מעט דברים עם התגליות האלו ברמה יישומית, אבל שם זה נעצר".

לוי חזר ארצה ב-2006 למחלקה לפיסיקה יישומית באוניברסיטה העברית שהייתה אז ממש קטנה, לדבריו. היו בה מספר וותיקים על סף פנסיה וחוקר צעיר יותר, דן מרום, שהפך מהר מאוד לחברו הטוב. לוי החל לבנות את המעבדה, כמעט מן היסוד, בעזרת ד"ר גלעד לרמן, הדוקטורנט הראשון במעבדה.

איך הצלחת לשלב בין כל המשימות של הקמה וניהול מעבדה, מחקר, גיוס סטודנטים וכו'?

לוי: "אם אתה חוקר תחרותי ואני באופיי חוקר תחרותי מאוד, אתה לא יכול לעצור, כי אולי בזמן הזה מישהו אחר ימצא את התגלית הבאה ויפרסם. זה הניע אותי לרוץ כמה שיותר מהר, לגייס סטודנטים ולשכנע אותם להצטרף למעבדה שלי למרות שיש מעבדות ותיקות יותר. הצגתי להם את היתרונות וההזדמנויות, הלהבתי אותם ואת חלקם הצלחתי להביא למעבדה שלי, התחום הזה עניין אותם, זה היה עבורם תחום חדש, והרבה סטודנטים למאסטר ולדוקטורט רצו לבוא ולשמוע. היה לי מזל גדול, כי הסטודנטים הראשונים שלי, אחד אחד, היו סטודנטים מעולים.

מה החוזק המחקרי של המעבדה שלך?

לוי "החוזק של המעבדה כבר מימיה הראשונים, היה הממשק בין אופטיקה בסקאלת ננו ובין התקנים של ננו אלקטרוניקה ומיקרו אלקטרוניקה, שקשורים לפיסיקה של ההתקנים, איך הטכנולוגיה שלהם עובדת ואיך אנחנו משלבים את כל הדברים ביחד. השילוב בין אופטיקה לחשמל בסקאלת ננו, היה שילוב חדשני במעבדה ובעולם כולו. היו כאלה שהבינו באופטיקה היו כאלו שהבינו בחשמל ובהתקנים, אבל לא היו הרבה אנשים שהבינו בשני התחומים גם יחד. חיברתי בין אופטיקה, ננו טכנולוגיה ומיקרו אלקטרוניקה. למזלי כשהגעתי, בדיוק עזב לפנסיה הפרופסור יוסי שפיר, שהיה מקור של ידע רב בתחום של מיקרו אלקטרוניקה, היה לו גם ידע נרחב מאוד בטכנולוגיה ובאופן הייצור של ההתקנים. הוא תרם רבות למחקרים במעבדה, מהזווית של המיקרו אלקטרוניקה ותרם גם לי הרבה ידע ואני חייב לו רבות על כך".

אתנחתה על המרכז לננו מדע וננו טכנולוגיה
"זה לא מספיק להיות חוקר גאון שיושב בחדר"

במסגרת תפקידי כראש מרכז הננו, אני נותן את הדגש במרכז על כך שיהיה כמה שיותר ציוד וכמה שיותר איכותי. יש לנו כמאה קבוצות מחקר ממגוון דיסציפלינות שנסמכות על המרכז, ואני רוצה לתת להם את הקרקע המחקרית הכי טובה ברמה העולמית, ואכן יש לנו מרכז שאפתני החל מרמת התחזוקה של המקום, הרכש ועוד, במקביל לפעילות אקדמית ענפה.

במרוצת הזמן הועבר ייצור ההתקנים למרכז לננו מדעים וננו טכנולוגיה, הסמוך למחלקה לפיסיקה יישומית, שהוקם עוד בטרם הגיע פרופסור לוי למחלקה, על-ידי הפרופסור אורי בניין ואחרים. זמן רב לפני שהפך למנהל המרכז ב-2014, היה לוי חבר מאוד פעיל בו, תרם רבות מהידע שלו, השתתף בהחלטות, כגון, אילו מכשירים לרכוש, ועסק בפיתוח שיטות עבודה. כחוקר גם היה בעצמו 'משתמש כבד' של המרכז.

מה החשיבות של המרכז לננו מדע וננו טכנולוגיה למחקר במעבדה?

לוי: "המעבדה נסמכת רבות מבחינת תשתיות על המרכז לננו מדע וננו טכנולוגיה, שם אנחנו מייצרים את הדגמים, למשל. גם את האפיון המבני של הדגמים אנחנו עושים שם. אנחנו יכולים להסתכל עליהם במיקרוסקופים מתקדמים מאוד, כדי לראות אם הם נראים כמו שתכננו.

"במסגרת תפקידי כראש מרכז הננו, אני נותן את הדגש במרכז על כך שיהיה כמה שיותר ציוד וכמה שיותר איכותי. יש לנו כמאה קבוצות מחקר ממגוון דיסציפלינות שנסמכות על המרכז, ואני רוצה לתת להם את הקרקע המחקרית הכי טובה ברמה העולמית, ואכן יש לנו מרכז שאפתני החל מרמת התחזוקה של המקום, הרכש ועוד, במקביל לפעילות אקדמית ענפה. המימון בתחילה, היה מימון משולב של הממשלה והאוניברסיטה, וכיום המימון העיקרי מגיע מתקציב האוניברסיטה העברית וכן מהכנסות של שימוש בתשתיות. יש לנו תוצאות ועם תוצאות אי-אפשר להתווכח. המרכז מצטיין, תורם רבות למחקרים מצטיינים עם פרסומים יוקרתיים שמחזירים את הכסף לאוניברסיטה. יש פה הוכחה למודל עסקי ששווה להשקיע בו וזו לא מילה גסה".

מחקר במטא-עדשות
פרופ' אוריאל לוי עם קבוצת המחקר שלו

הרעיון הוא שימוש בננו טכנולוגיה כדי לייצר את העדשות הכי טובות שאפשר, שהן שטוחות לחלוטין וגם מיוצרות כמו שבב בשיטות של מיקרו אלקטרוניקה. את לוקחת 'פרוסה' ענקית בקוטר של, נניח, 12 אינצ' (30 ס"מ) וממנה את מייצרת המון עדשות כאלה. זו שיטת ייצור זולה משמעותית וגם קלה יחסית לשימוש. היא מתאימה למגוון יישומים.

המשמעות של 'מטא', מסביר לוי, מתייחסת לדברים שלא קיימים בטבע, כלומר מרכיבים אותם באופן מלאכותי, עושים סינתזה מלאכותית של חומר שמתפקד כמו מטא עדשה או מטא משטח. המטא משטחים הם למעשה תת-קבוצה של מטא חומרים שהם מבנה תלת ממדי, כי מבצעים שינויים בכל הנפח. הכוונה לחומרים עם תכונות שאין אותם בטבע ומסנתזים אותם על-ידי הגאומטריה שלהם. "אני לוקח חומרים קיימים ואני עושה מהם מבנים בסקאלה של ננו, מה שמטמיע בהם תכונות שאין בטבע, כגון, ריכוז אור, שליטה בתכונות של האור כמו, שליטה בקיטוב של אור, שליטה על תכונות שקשורות בעוצמת האור, פאזה של אור, אילו אורכי גל יעברו ואילו לא יעברו".

מה ההיבט הטכנולוגי של המניפולציה שעושים במטא משטחים?

לוי: "קשה לעשות את המניפולציה הזאת מבחינה טכנולוגית, כי זה משהו שעושים בשכבות משטחיות ופה נכנס התחום שנקרא 'מטא משטחים'. כלומר לקחת את התלת ממדי ולהסתכל עליו כדו ממדי. לעיתים מדובר בכמה שכבות ולכן אני קורא לזה 'שניים וחצי ממדים', זה לא תלת ממדי אבל לא לגמרי דו-ממדי. אנחנו חוקרים המון 'מטא משטחים', שאחד הדברים שאפשר לעשות איתם הוא מטא עדשות. חלק מהעקרונות הללו הנחתי כבר בתקופה של הפוסט דוקטורט, מבלי שקראתי להם בשמות האלו. פה שכללתי את הרעיונות עם עוד מחקרים שעשינו, ואט אט נכנסתי לתחום של מטא עדשות, שאפשר לעשות איתם דברים מטורפים".

מה אפשר לעשות עם המטא עדשות? לאיזה יישומים זה מתאים?

לוי: "למשל, לקחת עדשה גדולה ולהפוך אותה לעדשה דקה מאוד שיש בה את כל תכונות של העדשה הגדולה. נניח ואני לוקח עדשה גדולה שאני מאיר בקרני אור והיא מפקסת את האור. העדשה הדיפרקטיבית, אותו סריג שיצרתי יודע לשבור את האור בצורה דומה לעדשה, ואם את משנה אותו במרחב בכל מיני צורות, כי מדובר בסריג מתוחכם מאוד, הוא יודע לעשות את אותה פעולה. כך שגם פה את יכולה לקחת עצם ולקבל את הדמות שלו במקום אחר, כלומר כל מה שהעדשה הגדולה יודעת לעשות גם הסריג המתוחכם הזה יודע לעשות.

"הרעיון הוא שימוש בננו טכנולוגיה כדי לייצר את העדשות הכי טובות שאפשר, שהן שטוחות לחלוטין וגם מיוצרות כמו שבב בשיטות של מיקרו אלקטרוניקה. את לוקחת 'פרוסה' ענקית בקוטר של, נניח, 12 אינצ' (30 ס"מ) וממנה את מייצרת המון עדשות כאלה. זו שיטת ייצור זולה משמעותית וגם קלה יחסית לשימוש. היא מתאימה למגוון יישומים, אנשים רוצים לעשות בה שימוש בטלפונים ניידים, לעשות בהם שימוש במציאות וירטואלית או מציאות מדומה, לחיישנים של מדידת עומק, ספקטרומטרים שרואים אורכי גל שונים. כל מה שעדשה רגילה יכולה לעשות, אבל המזעור מאפשר פתיחה של עולם חדש".

כיצד היית מתאר את התרומה שלכם למחקר המטא עדשות?

לוי: "יש קבוצות מחקר נוספות בעולם שעוסקות בדיקוק של עדשות, אנחנו חקרנו בעיקר, מה אפשר ומה אי-אפשר עם מטא עדשות שכאלה. המחקר שלנו הוא סדרה של עבודות, שחלקן התפרסם בעבודת הדוקטורט של ד"ר יעקב אנגלברג, שסיים לאחרונה דוקטורט בקבוצה. רצינו לבדוק מה באמת ניתן לעשות עם העדשות השטוחות שיצרנו. תיחמנו את התחום, זיקקנו את הקסם הזה של 'הכל אפשרי' בעולם העדשות, וניסינו להבין מה קשה ומה קל יותר, מה סביר. אפשר לומר שהכנסנו מידה של שפיות בנושא הזה. עשינו סדר בבאז הזה, סדר שכרוך במחקר מעמיק של חוקים פיסיקליים והשלכה שלהם לעולם המעשה".

תרומת התגלית במטא עדשות
אם אתה חוקר תחרותי אתה לא יכול לעצור

הגישה היא להבין את כל המערכת לא רק את העדשה, לאיזו מצלמה היא מתחברת, מה מקורות האור, מה עובר בדרך, מה התווך שהאור יתקדם דרכו. אחרי שאתה מבין את כל ההיבטים, אתה יכול ליצור משהו טוב יותר.

באילו מישורים מתבטאת התרומה של התגלית במטא עדשות?

לוי: "אחרי שעשינו 'סדר', רצינו לתרום את התרומה שלנו. עד אז אנשים הדגימו את היכולות של העדשות השטוחות בתוך מעבדות, אבל לא יצאו לשטח. בתנאי מעבדה אתה יכול לקבוע את התאורה, מה יהיו אורכי הגל בלייזר שלך ומה תהיה עוצמת הלייזר שלך, אלו לא תנאים אמיתיים של תאורת שמש חיצונית שלא ניתנת לשליטה. אנחנו רצינו להדגים את היכולות בתנאים אמיתיים, כלומר לצאת החוצה, לקחת מצלמה מסחרית רגילה, לשים במצלמה את העדשה השטוחה שלנו שמתוכננת עם כל ההיבטים.

"המשמעות היא להכיר את המצלמה, לדעת איזו תמונה אתה רוצה לצלם, להבין באופטיקה ובמיקרו אלקטרוניקה, להכיר מושגים כמו היחס בין הסיגנל לרעש במצלמה. אתה רוצה שהסיגנל (התמונה) תהיה חזקה יותר מהרעש, כי אחרת נראה משהו 'רועש' מאוד שבקושי ניתן יהיה להבין שזאת תמונה. תכננו את היציאה לשטח על-פי קריטריונים אמיתיים. ההדגמה שלנו הייתה, לשים את העדשה השטוחה, לצאת החוצה ולהראות שאתה יודע ללכוד תמונה, נטו בחוץ.

"כך שאפשר לסכם את התרומה של התגלית שלנו בשני מישורים, האחד הוא ההבנה מה אפשר ואי אפשר, והיו לנו במישור הזה פריצות דרך שפורסמו בכמה וכמה מאמרים, ביניהם מאמר שפורסם לפני מספר חודשים ב-Nature Photonics, שדן בשאלה כיצד ניתן לבדוק באופן נכון את העדשות השטוחות. זאת הייתה הכרזה לקהילת המחקר, האומרת שלדעתנו אלה הן השיטות, שעל פיהן צריך לבדוק את היכולות של העדשה השטוחה, ואלה הם הגבולות להם אנו מצפים. אם אתם רוצים לפרוץ את הגבולות, יש לעשות את שרשרת הבדיקות שהצענו, כדי להראות שבאמת קדמתם את התחום. המישור השני של התרומה שלנו הוא ההדגמה בשטח, של תמונה שצולמה בעזרת מטא עדשה מתוצרתנו".

כמו בכל דבר, גם בעולם הפיסיקה, כדי לשפר משהו מסוים, צריך לוותר במקומות אחרים, אומר לוי. צריך להבין את דרגות החופש בהם פועלים ולשחק נכון, לעשות אופטימיזציה של דרגות חופש. הנדסה טובה היא משחק נכון בדרגות חופש, במסגרת החוקים הקיימים. זאת בעצם חוכמת חיים, הוא מסביר, לדעת להתעקש על מה שחשוב ולדעת לוותר על מה שפחות חשוב.

ומה ההשלכה של התובנה הזאת בפועל?

לוי: "הגישה היא להבין את כל המערכת לא רק את העדשה, לאיזו מצלמה היא מתחברת, מה מקורות האור, מה עובר בדרך, מה התווך שהאור יתקדם דרכו. אחרי שאתה מבין את כל ההיבטים, אתה יכול ליצור משהו טוב יותר.

"פרסמנו בחמש שנים האחרונות מאמרים על פריצת הדרך הזאת. את ההדגמה בשטח הראנו כבר לפני כשנתיים. פריצת הדרך לגבי המגבלות בעדשות השטוחות, מה אפשר ואי אפשר ואיך לאפיין נכון, היא עבודה מהשנה שנה וחצי האחרונות. בנוסף הראנו שניתן להשתמש במטא עדשה כדי למדוד עומק, כלומר לקבל תמונה תלת ממדית. על זה יש לנו גם פטנט".

יזמות פוטוגנית

כשהקמתי את המעבדה, רציתי מאוד לרכוש מצלמה כזאת, אבל לא יכולתי לקנות מצלמה חדשה בגלל העלויות, ונאלצתי לקנות מצלמה כזאת משומשת ב-8,000 דולר. זה עצבן אותי מאוד ושימש תמריץ עבורי להיכנס לתחום הזה.

בעשור האחרון מתעסק לוי במקביל, בנושא אחר בכלל. העיניים יכולות לראות עד אורך גל של 700 ננו מטר, הוא מסביר, המצלמות הסטנדרטיות שעשויות מסיליקון, (מה שמאפשר לשמור על מחירן הזול), מצליחות לראות קצת מעבר, כלומר עד האינפרה האדום הקרוב – Near Infra-Red. ישנו תחום ספקטרלי (המתייחס לספקטרום הקרינה), שהוא קצת מעבר לכך, נניח בתחום בין 1550-1300 ננו מטר. לדוגמה, כל מה שקשור לתקשורת אופטית, כל האינפורמציה שעוברת בסיבים אופטיים, עוברת באורכי גל האלה (כמו ב-FIBER TO THE HOME שמוצעת לבתים בימים אלו). זה תחום מעניין מאוד, כי אפשר לראות בו הרבה מאוד דברים, שלא ניתן לראות בתחומים של 'הנראה', או האינפרא אדום הקרוב. לתחום הספקטרלי הזה יש יתרונות, לדוגמה הפיזור של האור מחלקיקים קטנים בשמיים הוא קטן משמעותית, מה שמאפשר לראות טוב יותר דרך ערפל או דרך אבק.

לוי: "מצלמות הסיליקון לא הצליחו לראות דרך התחום הספקטרלי הזה. אם את מעבירה אור דרך הסיליקון, הסיליקון הוא שקוף באורך הגל הזה, מה שאומר שהוא לא יכול להיות גלאי, שבאמצעותו אני מעביר אנרגיה של אור לאנרגיה של חשמל, כלומר הוא לא יכול לבלוע את האור ולהפוך אותו לחשמל. אם אין בליעה של אור, אין המרת אנרגיה, כי האור פשוט 'ימשיך' הלאה מבלי לדעת שהוא עבר דרך הסיליקון בכלל".

מה היה הפתרון המסחרי עד שנכנסת לתמונה, תרתי משמע?

לוי: "הפתרון המסחרי הוא שימוש שנקרא INGAAS, זוהי תרכובת של אינדיום וגליום ארסניד, פתרון שעובד מצוין, רק שמצלמה כזאת עולה בין 40,000-20,000 דולר. אלו עלויות שמתאימות לאפליקציות ייחודיות, כגון, צבא, חלל, מדע, אבל לא לשימושים מסחריים מגוונים. למעבדה את יכולה אולי לקנות מצלמה כזאת, אבל זאת לא מצלמה שתיכנס לטלפון נייד, או כמצלמה ברכב.

"כשהקמתי את המעבדה, רציתי מאוד לרכוש מצלמה כזאת, אבל לא יכולתי לקנות מצלמה חדשה בגלל העלויות, ונאלצתי לקנות מצלמה כזאת משומשת ב-8,000 דולר. זה עצבן אותי מאוד ושימש תמריץ עבורי להיכנס לתחום הזה. התחלנו למצוא פתרונות לסוגיית הסיליקון. איך להשתמש בסיליקון ובחומרים דומים ולהתגבר על אתגר השקיפות שלו. צוות המחקר כלל את אליה גויכמן ובוריס דסיאטוב, שניהם היום אנשי סגל באקדמיה, נועה מזורסקי שהיא מהנדסת המעבדה שתרמה רבות וגם פרופ' שפיר".

על בסיס תשתית המחקר הזה, חבר לוי לאבי בקל, סטודנט שלו לשעבר, ולעומר קפאח, סטודנט נוסף שלמד אצלו במחלקה, ויחד הקימו ב-2017 את חברת TriEye, שהתבססה על גיוס SEED מקרן GROVE שהוביל דב מורן. עד היום הושקע בחברה הון משמעותי, ומדובר בחברה שנחשבת היום לאימפריה במושגים מקומיים עם מעל מאה עובדים. הרבה מהשקעת הזמן הלא אקדמית של לוי נמצאת שם. כיום הוא משמש כמדען הראשי של החברה וממשיך ללוות את התפתחותה.

מה היה הפיתוח התעשייתי של TriEye, כמענה לטכנולוגיית ה-INGAAS?

לוי: "אחד הפיתוחים המשמעותיים בחברה הוא מצלמת ה-SWIR שמשמשת ליישומים תעשייתיים בעלות זולה משמעותית, ביחס לטכנולוגיית ה-INGAAS השולטת בשוק היום. המצלמה נמכרת בשוק כמוצר שניתן לחבר ב-USB למחשב ולראות תמונה. יש למצלמה הזו הרבה יישומים והיא מתנהגת מאוד שונה בהשוואה למצלמות רגילות באור הנראה. לדוגמה, אם מצלמים אדם עם שיער שחור, במצלמת SWIR, השיער שלו יראה לבן, בגלל שב-SWIR השיער מחזיר הרבה אור. גם עור של בן אדם שיכול להיות כהה מאוד, ב-SWIR נראה בהיר. בגד שחור, יראה בה לבן, ולעומת זאת, מים שאמורים להיות שקופים, יראו מאוד כהים ב-SWIR. זאת מצלמה שמוסיפה אינפורמציה בעצם דרך המידע הספקטרלי. השאיפה הגדולה שלנו היא להכניס את הטכנולוגיה הזו בתחום הרכב, למערכות עזר לנהג ובעתיד גם לרכבים אוטונומיים".

ומה לגבי פתוחים תעשייתיים במטא עדשות? לאן פונה המבט היזמי שלך?

לוי: "בדומה לתחום החיישנים ב-SWIR, המטא עדשות הוא תחום שאפשר למסחר אותו ולעשות איתו הרבה דברים וזה כבר משהו שהוא ישים. אנחנו מדברים עם חברות, מעניינים אותם באפשרויות, ובמקביל אנחנו מחפשים את ה'קילר אפליקיישן', במטרה למצוא אפליקציה שמתאימה לטכנולוגיה וכזו שתהיה חייבת להיות בשוק. כמובן צריך גם למצוא גם את האנשים הנכונים לעבוד איתם. הטכנולוגיה של המטא עדשות תהיה מרכיב משמעותי במציאות של המטא וורס, כי כל הרעיון של יקום דמיוני מתבסס רבות על מציאות וירטואלית ומציאות מדומה".

רואים רחוק רואים שקוף

זה מרתק לעשות את כל המדע הזה של האטומים, שפותח את הצוהר לפיסיקה קוונטית על שבבים. הופכים משהו שהוא מדע בדיוני למשהו טכנולוגי, כלומר מנגישים זאת לטכנולוגיה ברת קיימא, שתאפשר לייצר מוצרים של ממש.

מה המחקר החדש בו עוסקת המעבדה שלך בימים אלה?

לוי: "אחד המחקרים המעניינים והיפים, עוסק באטומים על שבב. נניח כשאני עושה מדידות באופטיקה, אני צריך להשוות אותם לתדר מדויק. כך שאני צריך לייזר עם אורך גל הידוע בדיוק מקסימלי, וכדי לוודא זאת, אני צריך לנעול את הלייזר על חומר שאני יודע בדיוק באיזה תדר הוא בולע את האור. ישנם אטומים כמו רובידיום וצזיום, שמשתמשים בהם כיום לצורך הזה.

"בדרך כלל, את קונה תא גדול של רובידיום או צזיום בגודל של 7 ס"מ מחברה מסחרית כלשהי ומעבירה בו את האור, אבל זה מצריך שולחנות אופטיים גדולים והופך את התהליך למסובך. אנחנו לקחנו את הטכנולוגיה הזאת ובמשך כמה שנים אנחנו עובדים על המזעור שלה לרמת שבבים. אנחנו יודעים לקחת את כל האטומים האלה ולשים אותם על שבבים עם מוליכי גלים קטנטנים ולמעשה למזער אותם. הרעיון הזה היה הבסיס לעבודת הדוקטורט של ד"ר לירון שטרן.

"זה מרתק לעשות את כל המדע הזה של האטומים, שפותח את הצוהר לפיסיקה קוונטית על שבבים. הופכים משהו שהוא מדע בדיוני למשהו טכנולוגי, כלומר מנגישים זאת לטכנולוגיה בת-קיימא, שתאפשר לייצר מוצרים של ממש, בתחום הקוונטים, בתחום השעונים הקוונטים (שעונים אטומיים על שבב או שעונים חכמים על שבב), בתחום המחשבים הקוונטים, או בתחום של המדידים המדויקים, כגון, מכשירים שמודדים שדות מגנטיים או חשמליים על שבב ועוד. העולם של השבבים, מאפשר מזעור, מאפשר צריכת הספק נמוכה יותר, מאפשר ייצור במחירים סבירים, ובנוסף זה מאפשר אינטגרציה עם אלקטרוניקה, כי בסוף בכל מוצר צריך להיות מרכיב אלקטרוני, כך שברגע שיש את השבב, הוא יכול לשלב את כל הפונקציות האלקטרוניות ואת כל הפונקציות הפיסיקליות גם יחד. אבל אנחנו עדיין לא בשלב הזה, יש עוד עבודה לעשות".

ומהו המחקר הנוסף?

לוי: "מחקר נוסף שאנו עובדים עליו, הוא שילוב של חומרים דו-ממדיים ביחד עם מטא משטחים. נהנים כאן מהתכונות הנפלאות שהתגלו בחומרים דו-ממדיים, כגון מהירות גבוהה של מעבר אלקטרונים בחומר, יכולת בליעה חזקה של אור ועוד, ומשפרים עוד יותר את התכונות הללו בעזרת השימוש במטא משטחים. גם כאן, יש לפנינו עוד עבודה רבה".

יש אולי עדיין חוקרים מהסוג הזה של חוקר גאון שיושב בחדר וחושב על רעיון וכותב אותו, אבל עבור רוב החוקרים אלו אינם כישורים מספיקים, לדברי לוי. "אני מרגיש לפעמים כמו במופע של אדם אחד, כי אני עושה המון דברים וצריך לתפקד בהרבה 'במות', ומשלב גם אדמינסטרציה וגם יזמות. אתה צריך לגייס וללמד סטודנטים, לגייס כספים למחקר ולנהל מחקר ולדווח עליו. לפעמים כשהמרצים באקדמיה שובתים, שומעים את הקולות שאומרים 'הם עובדים 3 שעות בשבוע'. אני מזמין את הכתב שכותב את זה ואת הרפרנט של האוצר, לבוא לעבור איתי יומיים, אני מבטיח לך שאני עובד קשה יותר משניהם".

עם הנשיא שמעון פרס ז"ל. הצגה בביתן המדע בבית הנשיא
תאריך:  11/07/2022   |   עודכן:  23/07/2022
שרון מגנזי
מועדון VIP להצטרפות הקלק כאן
ברחבי הרשת / פרסומת
רשימות קודמות
ראש הממשלה דאז, השר לביטחון פנים ומפכ"ל משטרת ישראל הודיעו בחודש שעבר על השקת "המשמר הלאומי", שיפעל כחלק ממשמר הגבול כזרוע של משטרת ישראל. מקורה של ההחלטה במהומות בחודש מאי 2021, שהתבטאו בהפרות סדר נרחבות ובחיכוך אלים בין ערבים ליהודים, בעיקר בערים מעורבות ובצירי התנועה במרחבים הבדואים בנגב.
09/07/2022  |  ד"ר מאיר אלרן  |   כתבות
ב-2 ביולי שיגר חיזבאללה שלושה כלי טיס בלתי מאוישים (כטב"ם) מעל הים התיכון לעבר אסדת הקידוח בשדה הגז הטבעי "כריש", שנמצא במים הכלכליים הישראלים. הכטב"מים טסו בגובה נמוך ובמהירות איטית כדי להקשות על מערכות הגילוי של ישראל לאתר ולזהות אותם, אך צה"ל גילה ויירט אותם באמצעות מטוס קרב וטילי ברק ששוגרו מספינת חיל-הים. להערכת גורמי ביטחון ישראלים, הכטב"מים לא נשאו חומרי נפץ שכן לא אותרו פיצוצי משנה במהלך יירוטם.
09/07/2022  |  אודי דקל  |   כתבות
סיום הפרק הראשון והחשוב בפרשת וואלה-בזק הוא הזדמנות נאותה לנסות ולהעריך - בכל הזהירות המתבקשת - מה עשוי להיות פסק הדין בו. ההערכה של הח"מ: ספק אם היה שוחד וספק רב אם ניתן להוכיחו; מרמה והפרת אמונים היו כאן בצורה מובהקת
08/07/2022  |  איתמר לוין  |   כתבות
הגדרת תחומי האחריות של ההורים שנמצאים בקבוצה: בנוסף לאחריות האישית של כל הורה לילד/ה שלו/ה, מומלץ לסכם עם הורי הילדים על השגחת נציג הורים ורצוי כי יהיה יותר מהורה אחד בקבוצה.
07/07/2022  |  יפעת גדות  |   כתבות

06/07/2022  |  איתמר לוין  |   כתבות
חוקרת בתצפית  /  שרון מגנזי
המתנדב היצירתי  /  מאיר חוטקובסקי
סיפורה של אלה האריס חברת "הגבעטרון"  /  אלי אלון
ברוך ניידיץ  /  יגאל יששכרוב
בלוגרים
דעות  |  כתבות  |  תחקירים  |  לרשימת הכותבים
אלי אלון
אלי אלון
כשלושה שבועות לאחר סיום מלחמת ששת הימים, הסתערו עשרות תושבים ערבים מרצועת עזה על מחנה מחסני האספקה והמזון שהיה שייך לכוח האו"ם
דרור אידר
דרור אידר
גרורותיה של אירן מעסיקות אותנו, בעוד שהמשטר בטהרן מחכך ידיו בהנאה, כמעט ללא פגע, ועל הדרך ממשיך את תוכנית הגרעין בחסות המהומה
רפאל בוכניק
רפאל בוכניק
גם בשעתה היפה של ישראל, כאשר העולם מוחא לה כפיים והתעשיות הביטחוניות הישראליות זוקפות קומה לנוכח ההצלחות הטכנולוגיות ללא אח ורע, יש בקרבנו כאלה המתעקשים "להשבית שמחות" ולגמד את ממד...
לרשימות נוספות  |  לבימה חופשית  |  לרשימת הכותבים
הרשמה לניוזלטר
הרשמה ל-SMS
ברחבי הרשת / פרסומת
ברחבי הרשת / פרסומת
News1 מחלקה ראשונה :  ניוז1  |   |  עריסת תינוק ניידת  |  קוצץ ירקות מאסטר סלייסר  |  NEWS1  |  חדשות  |  אקטואליה  |  תחקירים  |  משפט  |  כלכלה  |  בריאות  |  פנאי  |  ספורט  |  הייטק  |  תיירות  |  אנשים  |  נדל"ן  |  ביטוח  |  פרסום  |  רכב  |  דת  |  מסורת  |  תרבות  |  צרכנות  |  אוכל  |  אינטרנט  |  מחשבים  |  חינוך  |  מגזין  |  הודעות לעיתונות  |  חדשות ברשת  |  בלוגרים ברשת  |  הודעות ברשת  |  מועדון +  |  אישים  |  פירמות  |  מגשרים  |  מוסדות  |  אתרים  |  עורכי דין  |  רואי חשבון  |  כסף  |  יועצים  |  אדריכלים  |  שמאים  |  רופאים  |  שופטים  |  זירת המומחים  | 
מו"ל ועורך: יואב יצחק © כל הזכויות שמורות     |    שיווק ופרסום ב News1     |     RSS
כתובת: רח' חיים זכאי 3 פתח תקוה 4977682 טל: 03-9345666 פקס מערכת: 03-9345660 דואל: New@News1.co.il