חוקרים בטכניון פיתחו טכנולוגיה לדחיסת גלי אור באופן המאפשר למקד את האור לאלומה בממדים ננו-מטריים. דימות רפואי וביולוגי, ננו-ליתוגרפיה (הדפסת רכיבים אלקטרוניים זעירים) ויישומים של "מעבדה על שבב" - אלה כמה מהתחומים היישומיים שפיתוחם תלוי במיקוד מדויק של אור. הבעיה היא שמיקוד האור לנקודות זעירות, שגודלן עשרות ננומטרים, מוגבל על-ידי "גבול הדיפרקציה" - מונח שטבע הפיזיקאי הגרמני ארנסט קרל אַבֶּה. אבה גילה כי מיקוד האור (באלומת אור) והרזולוציה של מיקרוסקופ מוגבלים למחצית מאורך הגל של האור.
מהגדרת "גבול הדיפרקציה" עולה כי ככל שנקטין את אורך הגל, הרזולוציה שנקבל תהיה גבוהה יותר. כעת, קבוצת חוקרים, בראשות פרופ' גיא ברטל מהפקולטה להנדסת חשמל בטכניון, פיתחה פלטפורמה חדשה ה"דוחסת את הגל" ומקצרת אותו לרבע מאורכו וזאת מבלי לשנות את התדר שלו (ה"צבע"). במילים אחרות, פרופ' ברטל ועמיתיו הצליחו "לדחוף" את גבול הדיפרקציה (העקיפה) באמצעות קיצור הגל.
בקרה דינמית הפלטפורמה, המורכבת מצורן (סיליקון), צורן דו חמצני ומתכת, תוכל לשפר את כושר ההפרדה של מיקרוסקופים ותאפשר דימות הן של תהליכים תוך-תאיים והן של טרנזיסטור בודד תוך כדי הייצור. "מיקוד אור לממדים כאלו כבר הושג בעבר באור נראה, אבל רק בסיוע תבניות מורכבות כמו ננו-אנטנות", מסביר פרופ' ברטל. "כעת, עם הפלטפורמה שלנו, אפשר יהיה לקדם יישומים בדימות רפואי ובייצור רכיבים אלקטרוניים".
"באמצעות רזולוציה התואמת לצרכים הטכנולוגיים החדשים, ותוך שימור של הפשטות והגמישות של מערכות מוגבלות-דיפרקציה, אנו סוללים דרך לפיתוח כלִי מיקרוסקופיה פשוט וקל-לייצור המתאים לצורכי תעשיית המוליכים-למחצה", הסביר ד"ר ברגין ג'יונאי, חוקר בכיר במעבדה של פרופ' ברטל אשר פיתח שיטה לבקרה דינמית של מיקום אלומת האור הננו-מטרית.
אחת מפריצות הדרך בתחום של סופר-רזולוציה זיכתה את מפתחיה בפרס נובל בכימיה לשנת 2014. הפרופסורים אריק בטזיג, וויליאם מורנר וסטפן הל פיתחו את ה'ננוסקופיה' - מיקרוסקופיה פלואורוסנטית בעלת רזולוציה גבוהה. צעד זה הוביל את המיקרוסקופ האופטי לעידן הננומטרי ומאפשר כיום לראות פעילויות ביולוגיות ברמת המולקולה, וזאת באמצעות 'עקיפה' של גבול הדיפרקציה. "הבעיה היא שהמכשירים הנוכחיים שמממשים את אותה פריצת דרך תיאורטית עדיין מגושמים, איטיים, יקרים וזוללי אנרגיה", אומר פרופ' ברטל. "המטרה שלי היא לקדם את מימוש התגליות ההן במכשירים יעילים יותר. המאמר הנוכחי מציג איפיון של המערכת, והשלב הבא הוא הוכחת ההיתכנות".
המחקר מומן בחלקו על-ידי חברת KLA-Tencor והקרן הלאומית למדע (ISF) ויוצג בכנס ננו-ישראל 2016, שייערך השבוע באוניברסיטת תל אביב.
