איך גורמים למולקולה לשנות את תכונותיה באמצעות אור?

מאמר חדש שבו שותף ד"ר עאטף שלאבנה מהמכללה האקדמית להנדסה אורט בראודה, ופורסם במגזין המדעי המוביל "Science", מוכיח שזה אפשרי
דר' עאטף שלאבנה במעבדתו במכללה האקדמית להנדסה בראודה
צילום: גיל מאור.

"רבים טוענים שמה שאנחנו עושים הוא מדע בדיוני" אומר ד"ר עאטף שלאבנה מהמחלקה לפיזיקה והנדסה אופטית במכללה האקדמית להנדסה אורט בראודה, בהתייחסו לתחום המחקר הייחודי שבו הוא עוסק – צימוד חזק בין אור לחומר. ואכן, במאמר מדעי שפורסם לאחרונה במגזין "Science", מוכיחים לראשונה ד"ר שלאבנה ושותפיו למחקר מהמכון לכימיה-פיזיקלית מורכבת באוניברסיטת שטרסבורג בצרפת, כי ניתן להתערב בכימיה של מולקולות ולהשפיע על הראקציה שלהן עם מולקולות אחרות באמצעים אופטיים פשוטים יחסית. לתגלית זו השלכות נרחבות על מגוון תחומים, החל מחקלאות דרך הנדסת חומרים, תרופות ועוד תעשיות רבות אחרות, שכן הכימיה נוכחת כמעט בכל מקום בחיינו.

ד"ר שלאבנה מסביר: "כל מולקולה מורכבת ממספר אטומים שיש ביניהם קשר כימי שמחזיק אותם יחד. בין אותם האטומים יש דרגת חופש שמאפשרת ויברציה ביניהם. לכל מולקולה יש תדר ויברציה משלה, אשר משפיע על הצורה בה היא תגיב במפגש עם מולקולות אחרות. שינוי של תדר הוויברציה מאפשר למעשה להשפיע על ראקציה כימית של מולקולות ולשלוט בתוצר של תהליך זה. אנחנו הוכחנו שהדבר אפשרי באמצעות אמצעים אופטיים. אם ניקח לדוגמה ריאקציה כימית שמתרחשת בקצב נתון ונשפיע על תדר הוויברציה של קשרים כימיים שמעורבים בריאקציה, אז ניתן בהחלט לשנות את קצב הריאקציה. באמצעות התהליך שהצגנו הוכחנו שאנו יכולים לשנות למעשה את תכונות החומר ולגרום לו להיות מעורב בתהליכים שקודם לכן הוא לא היה יכול להיות שותף בהם".  

התהליך החדש שהדגימו ד"ר שלאבנה ושותפיו למחקר על מולקולה ספציפית פותח דלת לקבוצות מחקר בכל רחבי העולם ליישומים רבים על מולקולות שונות בתהליכים מגוונים. "אני מאמין שבעתיד יהיו יישומים רבים לתהליך שהצגנו" אומר ד"ר שלאבנה. "ניתן יהיה למנוע מחלות שנוצרות עקב תגובה מולקולרית מסוימת על ידי שינוי תדר הוויברציה של אותן מולקולות באמצעות האור, אותו תהליך יוכל להתקיים במוצרי מזון בהם נוכל להשפיע על כמות חלבון למשל או תכונות אחרות בתהליך הייצור שיזרזו או ישפרו אותו, ויש עוד אין ספור דוגמאות לשימושים של התהליך".

עוד מוסיף ד"ר שלאבנה, כי בניגוד לאמצעים מוכרים כיום, שבהם עושים שימוש בשדה אופטי חזק (קרינת לייזר מאוד עוצמתית) לשינוי קצב ריאקציות כימיות, בתהליך החדש לא נעשה כלל שימוש בשדה חזק, וכמו כן גם לא נעשה שימוש בשום תהליך כימי מסוכן. "אנחנו בעצם יצרנו מבנה ננו-פוטוני (מהוד אופטי שמורכב משתי מראות במרחק נתון ביניהן) אשר לתוכו הכנסנו את המולקולות שיוצרות את הריאקציה וגרמנו להן לראות 'עולם שונה' ממה שהן רגילות ועל ידי כך לשנות את התנהגותן. מדובר באפקטים מאוד חזקים שהצלחנו לייצר בעיקרון פשוט של שימוש בקרינת האור, ללא אלמנטים שיכולים להוות סיכון" הוא מציין.

האפקט אותו הדגימו ד"ר שלאבנה ושותפיו במחקר שפורסם במגזין "Science" פתח דלת לאין ספור מחקרים, שחלקם כבר יצאו לדרך במכללה. כעת מנסה ד"ר שלאבנה לפתח במעבדתו במכללה אפליקציות בתחום הרפואה לאמצעי הדמיה, חישה, טיפולים באמצעות אור ועוד, המתבססים על התהליך שהודגם במחקר. כמו כן, החל כבר במספר שיתופי פעולה לפתרון בעיות בתחום הביו-רפואה עם חוקרים מהמחלקה להנדסת ביוטכנולוגיה במכללה.

Facebook
Twitter
WhatsApp
Telegram
Email

כתיבת תגובה

אתר זה עושה שימוש באקיזמט למניעת הודעות זבל. לחצו כאן כדי ללמוד איך נתוני התגובה שלכם מעובדים.

לקריאה נוספת

פייסבוק

אינסטגרם

טוויטר